流延法制备陶瓷燃料电池电解质膜的研究进展

本文介绍了用于陶瓷（固体氧化物）燃料电池电解质膜制备的先进的流延工艺，详细分析了粉料、溶剂、分散剂、粘结剂和塑性剂等主要原材料及其在流延料浆中的作用机理，最后简要地阐述了典型的流延制备工艺过程。     

流延法制备陶瓷资料电池电解质膜的研究进展

本文介绍了用于陶瓷燃料电池电解质膜制备的先进的流延工艺，详细分析了粉料、溶剂、分散剂、粘结剂和塑性剂等主要原材料及其在流延料浆中的作用机理，最后简要地简述了典型的流延制备工艺过程。     

低温烧结AW-Al2O3生物活性水基流延膜

为了实现Ａｌ２Ｏ３和羟基磷灰石（ＨＡＰ）的同步烧结,必须降底Ａｌ２Ｏ３的烧结温度,选用具有生物活性和较低熔点的Ａ／Ｗ生物玻璃作为Ａｌ２Ｏ３液相烧结的添加剂,利用流延成型工艺,制得了适合流延成型的水基Ａ／Ｗ－Ａｌ２Ｏ３浆料及流延膜,分析了影响浆料及流延成型的各种因素。在烧结过程中,由于玻璃挥发而导致失重,所以样品的密度受烧结温度和烧结时间的影响,但在１３００℃时,１０ｗｔ％Ａ／Ｗ－Ａｌ２Ｏ３的烧结密     

过渡金属氧化物NTC厚膜热敏电阻烧结工艺的研究

较详细地研究了Ｃｏ－Ｍｎ－Ｏ，Ｃｏ－Ｍｎ－Ｎｉ－Ｏ，Ｍｎ－ＮｉＣｕ－Ｆｅ－Ｏ，Ｃｏ－Ｍｎ－Ｎｉ－Ｒｕ－Ｏ四种厚膜热敏电阻材料的烧结过程，确定了各材料的最佳烧结温度，较全面地测试了文中各材料系列厚膜热敏电阻的特性参数，给出了元件的热老化特性，电阻－温度特性，伏安特性，时间常数，耗散系数等。     

片式氧传感器电解质薄膜的制备及其性能研究

确定了钇掺杂稳定氧化锆超细粉料和有机添加剂组成的浆料的配比,流延并烧结成了用于片式氧传感器的陶瓷薄膜。通过浆料粘度变化分析了分散剂的作用效果,研究了粘结剂和增塑剂对成膜效果和素坯相对密度的影响;采用综合热分析仪等手段研究了浆料中有机添加剂的烧除温度和热失重变化,并设计了合适的烧结制度;利用X射线衍射(XRD)及电子扫描显微镜(SEM)分析了最终烧结体的晶体结构和微观形貌;测量了抗热震及电性能。研究结果表明:素坯薄膜相对密度达55%,素坯内颗粒分散均匀,无硬团聚;采用相应的烧结制度在最佳烧结温度1450℃下得到了相对于理论密度达98%,晶粒均匀,晶界明显,几乎没有气孔的致密化薄膜;其抗热震性能达45次以上,电性能良好,是用于片式氧传感器的理想薄膜材料。     

以陶瓷厚膜为绝缘层的电致发光器件

使用PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3-PbCd1/2W1/2O3三元系电容器瓷料,采用流延工艺成膜,丝网印刷内电极,低温烧结的方法制备了陶瓷衬底。陶瓷衬底的烧结温度为930－950^0C。测量了陶瓷厚膜的基本特性,在室温时的相对介电常数εr大于14000,损耗tanδ约为1％,具有极高的品质因素（≥80μC/cm^2）。用SEM技术观察了陶瓷衬底的横断面和陶瓷厚膜表面形貌,内电极连续,厚膜层致密且表面起伏较小,可直接沉积发光层。制备了陶瓷厚膜为绝缘层的ZnS:Mn低压驱动电致发光器件,在50Hz正弦波驱动下,阈值电压仅为41V。     

堇青石水基流延坯片烧结性能研究

以溶胶-凝胶法制备的堇青石粉体为原料,聚丙烯酸钠为分散剂、聚乙烯醇为粘结剂,聚乙二醇为增塑剂,通过水基流延成型制备了堇青石陶瓷生坯。研究了流延生坯的烧结性能及微观形貌。结果表明,1000℃下烧结体析出晶相全部为α-堇青石,致密性较好。叠层生坯在1000℃下烧结后层间界面消失,致密性好。叠片在1GHz下的介电常数ε=4.56,介电损耗tanδ=0.0032,基本满足低介片式电感元器件对介质材料的要求。     

热压烧结工艺对AlN陶瓷显微结构及性能的影响

以直接氮化法制备的AlN粉体为原材料,添加质量分数为5％ 的Y2O3做烧结助剂,采用热压烧结工艺制备AlN陶瓷.研究烧结温度和压力对AlN陶瓷显微结构、相对密度和热导率的影响.结果表明:随着烧结温度的升高,AlN陶瓷的晶粒长大,第二相逐渐增多,热导率和相对密度均为先增大后减小;随着压力的增大,AlN陶瓷的晶粒逐渐细小,气孔率减少,热导率和相对密度都显著增大.确定AlN陶瓷的最优烧结条件如下:温度为1800℃,压力为50 MPa.     

硼硅酸盐玻璃/陶瓷流延浆料体系优化设计与烧结性能研究

借助高效流延成型工艺,探讨了多种溶剂组合与分散剂对玻璃/陶瓷浆料体系流变性能的影响,通过对玻璃/陶瓷料、塑化剂与粘结剂等配制浆料的组成配比进行优化设计,详细研究了浆料中各组成含量对流延生料带体积密度,以及对烧成后玻璃/陶瓷致密度、物相等微观结构与性能的影响。结果表明,适当的浆料组成类型及含量对提高试样的烧成致密度、降低高频介电损耗、改善微观结构均有明显的影响;850℃烧结试样10MHz测试,相对介电常数为7.7,介电损耗2.0×10-4,25~500℃热膨胀系数(7.30~7.65)×10-6/℃,满足模块级LTCC大面积高密度封装要求。     

Li2O烧结助剂对固体氧化物燃料电池LSGM电解质烧结特性及离子电导率的影响

本工作研究了Li₂O作为烧结助剂对固体氧化物燃料电池La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ (LSGM)电解质烧结行为的影响规律, 系统表征了烧结助剂含量和烧结温度对LSGM烧结体的致密度、微观组织结构、相组成以及离子电导率的影响。研究结果表明, Li₂O烧结助剂不仅可显著降低LSGM电解质的完全致密化烧结温度, 还可以消除电解质粉体中原有的LaSrGa₃O₇杂相, 并且抑制常规烧结过程中易于产生的MgO杂相, 从而获得较高离子电导率的LSGM块体。当Li元素添加量为摩尔分数1%时, 在1400 ℃烧结4 h 获得的LSGM烧结体, 其体密度达到理论密度的99% 且为单一的钙钛矿结构。烧结体的离子电导率在800 ℃测试温度下达到最大值0.17 S/cm, 相比未添加烧结助剂的试样提升20%以上。上述结果表明, 通过添加适量的Li₂O作为烧结助剂对制备用于中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)高离子电导率的电解质具有重要意义。     

流延法制备单片式直接碳固体氧化物燃料电池组及其性能研究

本研究针对小型电源应用, 提出一种基于单片电解质的直接碳固体氧化物燃料电池组的设计和制备方法。采用流延成型的工艺制备YSZ平板式电解质, 通过在生坯上打孔作为电解质两侧电极的电连接通道, 在单片电解质平板上制备四节串联的电池组, 有效面积为5.6 cm ²。采用5 g担载5wt% Fe催化剂的活性炭为燃料, 对电池组的输出性能及稳定性进行测试。结果表明: 850 ℃下电池组的开路电压为3.80 V, 最大输出功率为1.66 W, 对应的功率密度为296 mW×cm ^-2。同时, 测得的四节串联电池组中的第一节单电池的最大输出功率密度为294 mW×cm ^-2, 说明该电池组中各单电池一致性良好。在800 ℃下, 电池组在300 mA的恒电流下放电11 h, 放电容量为8.42 W×h, 燃料利用率达到了~30%。本研究可以为开发直接碳固体氧化物燃料电池在便携式和分布式电源方面的应用提供参考 依据。     

Dense/Porous Layered Hydroxylapatite Ceramic for Orthopedic Device Coating Prepared by Tape Casting Technique

A possible surgical technique in the replacement of a traumatized hip joint by a prosthesis system is to connect the acetabular component of the implant directly with pelvis bone tissue, without use of bone cement. It is possible to improve the osteointegration process and to ensure a better connection with bone tissue by coating the outside implant surface with a biocompatible ceramic. The best choice for a bioceramic coating is porous hydroxylapatite because its surface shows bonding-osteogenesis properties much higher than other materials. Here, a double HAp layer has been made by tape casting technology. The first layer was a high porous HAp ceramic with high osteophilic-osteoconductive characteristics. Because the scale of porosity was relatively insensitive to slurry composition and sintering temperature such a microstructure was produced using a particular technique described here. The second layer was dense HAp ceramic that resulted a substrate able to improve the mechanical properties of the brittle porous HAp layer. Several microstructure-designed ceramic coatings having the porous part with a controlled porosity can be obtained by tape casting using the same technique.     

层状Al2O3-TiC复相陶瓷的制备与性能

利用流延到工艺制备了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ复相陶瓷薄膜，通过叠层，预压，脱粘和热压烧结工工艺，制行了层状结构复相陶瓷，讨论了分散剂，ｐＨ值，固含量对浆粘粘度的影响，用ＴＧＡ分析了陶瓷膜的脱粘过程，用ＳＥＭ和光学显微镜分析了素坯膜的微观形貌和材料在压力作用下裂纹扩展情况，由于裂纹沿弱界面扩散应力松弛，有效地提高了材料的断裂韧性和断裂功，为陶瓷的结构设计提供了一条新思路。     

流延法制备低温烧结的高热导率AlN基片

本文研究了流延法制备低温烧结的高热导率ＡｌＮ基片过程中影响流延浆料粘度的主要因素，结果表明，溶剂比例的增加会导致浆料粘度下降。增塑剂的减少则使粘度上升，本文还研究了添加剂对ＡｌＮ陶瓷烧结及热导性能的影响，实验表明Ｂ２Ｏ３能以过渡液相的形式促进烧结，而Ｄｙ２ｏ３在低温下人较好的去除ＡｌＮ晶格氧的能力，通过添加Ｄｙ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等组成的混合助烧结剂。在１６５０℃下烧结４ｈ，获得了热导率高达１３０Ｗ／     

ZrO2-Y2O3(CaO)固体电解质的致密化烧结及电性能研究

研究了Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ稳定剂及Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２（ＡＳ）添加剂对ＺｒＯ２固体电解质的烧结性能和电特性的影响。结果表明,加入ＡＳ的样品微观结构致密,其相对密度达到９７％。ＡＳ添加剂导致ＺｒＯ２固体电解质的粒界偏析和电导率下降,但是在ＡＳ含量很少时,对ＺｒＯ２的电特性影响不大。     

Tape-Casting Li0.34La0.56TiO3 Ceramic Electrolyte Films Permit High Energy Density of Lithium-Metal Batteries

Ceramic oxide electrolytes are outstanding due to their excellent thermostability, wide electrochemical stable windows, superior Li-ion conductivity, and high elastic modulus compared to other electrolytes. To achieve high energy density, all-solid-state batteries require thin solid-state electrolytes that are dozens of micrometers thick due to the high density of ceramic electrolytes. Perovskite-type Li_0.34La_0.56TiO₃ (LLTO) freestanding ceramic electrolyte film with a thickness of 25 µm is prepared by tape-casting. Compared to a thick electrolyte (>200 µm) obtained by cold-pressing, the total Li ionic conductivity of this LLTO film improves from 9.6 × 10⁻⁶ to 2.0 × 10⁻⁵ S cm⁻¹. In addition, the LLTO film with a thickness of 25 µm exhibits a flexural strength of 264 MPa. An all-solid-state Li-metal battery assembled with a 41 µm thick LLTO exhibits an initial discharge capacity of 145 mAh g⁻¹ and a high capacity retention ratio of 86.2% after 50 cycles. Reducing the thickness of oxide ceramic electrolytes is crucial to reduce the resistance of electrolytes and improve the energy density of Li-metal batteries.     

A Perspective on Emerging and Future Sintering Technologies of Ceramic Materials

Novel sintering methods have emerged in the recent past years, which have raised great interest in the scientific community. Relying on electric field effects, high heating rates, the use of mechanical pressure, or hydrothermal conditions, they offer fundamental advantages compared to conventional sintering routes like minimizing the energy consumption and enhancing the process efficiency. This perspective aims at explaining these effects in a general way and presenting the status quo of using them for the processing of high-performing ceramic materials. In detail, this work focuses on flash sintering, ultrafast high-temperature sintering, spark plasma sintering, cold sintering, and photonic sintering methods based on different light sources. The specificities, potentials, and limitations of each method are compared, especially in the light of a possible industrialization.