比金屬更輕薄 快速熱成型陶瓷有望用于電子產品
【化工儀器網 項目成果】材料的進步很大程度上能夠推動社會的進步，而社會的需求反過來也有利地推動了材料科學的發展。隨著現代科技的不斷進步與發展，一些重要領域都迫切需要能夠在高溫下穩定工作的材料。陶瓷材料逐漸在材料科學領域嶄露頭角。
陶瓷材料指的是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料，有著高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點，能夠被用作結構材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。
陶瓷材料應用廣泛，早已不局限于陶瓷器皿。采用天然原料如長石、粘土和石英等燒結而成的普通陶瓷來源豐富、成本低、工藝成熟，能夠在日常生活、建筑、電絕緣、化工中被使用。特種陶瓷通常采用高純度人工合成的原料，利用精密控制工藝成形燒結制成，具有特殊的力學、光、聲、電、磁、熱等性能，以適應各種需要，包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金屬陶瓷等。
美國東北大學的研究人員在測試一種實驗性陶瓷化合物中發現，當陶瓷在受到極端的熱變化和機械壓力時，容易因熱沖擊而破裂，甚至爆炸。當用噴燈噴陶瓷時，陶瓷變形了。幾次試驗后，研究人員意識到，他們可以控制陶瓷的變形。對此，研究人員開始對陶瓷材料進行壓縮成型，發現這一過程非常快速。
底層微觀結構允許全陶瓷在成型過程中快速傳遞熱量，實現熱量有效流動。這種以聲子晶體為基礎的陶瓷可以形成精致的幾何形狀，在室溫下表現出卓越的機械強度和導熱性能，并且允許熱量在沒有電子傳輸的情況下流動，同時不會干擾手機和其他系統的無線電頻率。研究人員還展示了這種陶瓷的非牛頓行為，他們通過振動將一團塊狀的陶瓷漿料液化，重新組織了材料的結構成為可模制的陶瓷。
這種熱成型陶瓷是材料的一個新領域，甚至有可能帶來兩項行業的改進。首先是它作為熱導體的效率高，可以冷卻高密度電子產品。一般來說，手機和其他電子產品都安裝了一層厚重的鋁層，這是吸收設備熱量所必需的。新材料厚度不到一毫米，可被塑造成所需的冷卻表面。另一個改進是它可以直接與電氣部件進行形狀匹配。研究人員相信，在未來，全陶瓷材料能夠可用于塑形，貼合到各種電子部件上。并且陶瓷還將比目前使用的金屬更薄、更輕、效率更高。
(資料來源：科技日報)
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