陶瓷材料具有优良的机、电、热性能,在日常生活和工业领域应用广泛。众所周知,陶瓷是在1000℃以上的炉窑内烧结而成,这是一个需要消耗大量能量的过程,如何在不影响陶瓷性能的情况下降低其烧结温度一直以来是研究的热点。
近日,瑞士苏黎世联邦理工大学研究中心(Switzerland's ETH Zurich research center)的科学家们成功发明出一种更加节约能量的室温陶瓷制备技术,取代了传统的烧窑。
这种工艺被称为“冷烧结”:将极细的碳酸钙粉末和水混合后置于模具中。通过液压机对混合物施加压力,将其压实成固体。
该过程类似于自然界中沉积岩的形成过程,自然界中沉积岩就是通过上覆沉积物的不断挤压形成的。虽然形成沉积岩需要数百万年时间,但冷烧结陶瓷的形成在一小时内就能完成。
据称,产品的硬度与石头或者混凝土一样坚硬,且其断裂前可承受的力比混凝土大10倍左右。
该工艺所需能量比烧窑少很多,且自然界碳酸钙资源丰富,甚至可以由从工业废气中捕获的二氧化碳制得,并以陶瓷的形式永久储存二氧化碳。此外,碳酸钙还有可能与其它材料如塑料粉末等混合后形成复合材料。
目前,研究人员仅能生产尺寸约一法郎硬币大小的样品,使用当前的装置也可以生产陶瓷浴室瓷砖等小物品,但若要制备大型物品的话,还需成比例地提高压力。
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