冷烧结技术的研究现状及发展趋势
冯静静, 章游然, 马名生, 陆毅青, 刘志甫
无机材料学报
2023, 38 ( 2):
125-136.
DOI:10.15541/jim20220338
采用常规热烧结实现陶瓷粉体的致密化, 烧结温度通常超过1000 ℃, 这不仅需要消耗大量能源, 还会使一些陶瓷材料在物相稳定性、晶界控制以及与金属电极共烧等方面面临挑战。近年来提出的冷烧结技术(Cold Sintering Process, CSP)可将烧结温度降低至400 ℃以下, 利用液相形式的瞬态溶剂和单轴压力, 通过陶瓷颗粒的溶解-沉淀过程实现陶瓷材料的快速致密化。冷烧结技术具有烧结温度低和时间短等特点, 自开发以来受到广泛关注, 目前已应用于近百种陶瓷及陶瓷基复合材料, 涉及电介质材料、半导体材料、压敏材料和固态电解质材料等。本文介绍了冷烧结技术的发展历程、工艺技术及其致密化机理, 对其在陶瓷材料及陶瓷-聚合物复合材料领域的研究现状进行了综述, 其中根据溶解性的差异主要介绍了Li2MoO4陶瓷、ZnO陶瓷和BaTiO3陶瓷的冷烧结现状。针对冷烧结技术工艺压力高的问题及可能的解决途径进行了探讨, 并对冷烧结技术未来的发展趋势进行了展望。
| Technique | Name (Abbreviation) | Definition | Traditional
sintering | Conventional sintering (ConvS) | Thermal sintering at heating rate of 1-10 ℃/min | | Two step sintering (TSS) | Thermal sintering divided in two steps (heating; cooling and densification) | | Fast firing (FF) | Rapid sintering with short soaking times and high heating rates | | Sinter forging (SF) | Sintering in presence of uniaxial pressure in die-less configuration | | Hot pressing (HP) | Sintering at high temperature and in presence of uniaxial pressure | | Hydrothermal hot pressing (HIP) | Sintering at high temperature and in presence of hydrostatic pressure | Liquid phase
sintering | Cold sintering process (CSP) | Sintering at T<400 ℃ in presence of solvent and uniaxial pressure | | Cold hydrostatic consolidation (CHC) | Sintering at room temperature in presence of solvent and hydrostatic pressure | | Hydrothermal hot pressing (HHP) | Pressure-assisted sintering in hydrothermal conditions | | Hydrothermal reaction sintering (HRS) | Sintering of oxide ceramics in presence of supercritical water | | Water vapor-assisted sintering (WVAS) | Conventional sintering in a humid atmosphere | | Reactive hydrothermal liquid-phase densification (rHLPD) | Sintering at low temperature assisted by hydrothermal reaction | | Flash-like | Flash sintering (FS) | Rapid sintering at low furnace temperature in presence of electric field | | Thermally insulated flash sintering (TIFS) | Flash sintering where the sample is thermally insulated from the environment | | Flash sinterforging (FSF) | Flash sintering in presence of uniaxial pressure in die-less configuration | | Sliding electrodes flash sintering (SEFS) | Flash sintering where the electrodes are in relative motion with respect to the sample | | Water-assisted flash sintering (WAFS) | Flash sintering in humid atmosphere | | Contactless flash sintering (CLFS) | Flash sintering with electrodes in non-contact mode | | SPS-like | Spark plasma sintering (SPS) | Sintering in presence of a DC electric potential and uniaxial pressure | | Deformable punch spark plasma sintering (DPSPS) | Spark plasma sintering at very high pressure (1000-2000 MPa) | | Flash spark plasma sintering (FSPS) | Hybrid technique of flash sintering and spark plasma sintering | | Cool spark plasma sintering (CSPS) | Spark plasma sintering at T<400 ℃ and high pressure (300-600 MPa) | | High pressure spark plasma sintering (HPSPS) | Spark plasma sintering at high pressure (102-103 MPa) | | Sacrificial material spark plasma sintering (SMPS) | Spark plasma sintering with a sacrificial die to form samples with complex shapes | | Others | Ultrafast high-temperature sintering (UHS) | Rapid sintering at heating rate of 103-104 ℃/min | | Cold sintering (CS) | Sintering of ductile materials at high pressure and low temperature | | Microwave sintering (MWS) | Densification assisted by heating with an electromagnetic radiation | | Induction sintering (IS) | Densification assisted by heating with an induction system | | Capacitor discharge sintering (CDS) | Rapid sintering with electric energy supplied by capacitor discharge |
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表1
烧结技术定义表[13-14]
正文中引用本图/表的段落
自20世纪以来, 开发低温烧结技术一直备受全球学者关注[9-10]。与常规烧结将温度作为唯一的传质驱动力不同, 低温烧结技术引入电场、溶剂、压力等外场来改变烧结热力学和动力学条件。其中, 电场主要通过增强加热效应、增大原子迁移率影响烧结动力学因素[11-12]; 溶剂主要通过液相扩散和塑性变形影响烧结动力学; 外施的压力则为烧结过程提供了额外的驱动力, 影响烧结热力学因素。根据所施加外界作用(温度、电场、溶剂、压力)的不同, 可将目前的烧结技术归纳为图1, 其中不同烧结技术的缩写及定义列于表1[13-14]。
2016年, Guo等[19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1-x)Li2MoO4-xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1-x)Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)/xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1-x)V2O5-xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如图8所示。其中, (1-x)Li2MoO4-xPTFE (x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数Q×f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善。其次, 该团队将(1-x)LAGP/xPVDF-HFP(x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm。在(1-x)V2O5-xPEDOT:PSS(x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V2O5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV。
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ...
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ...
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: a review of the spark plasma sintering method 1 2006 ... 由此可见, 低温烧结技术创新的关键在于结合不同的外场作用共同驱动材料的致密化, 已广泛应用的低温烧结技术主要有闪烧(Flash Sintering, FS)[15-16]、冷烧结技术(Cold Sintering Technology, CSP)[17???-21]、放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)[22-23]、水热热压烧结(Hydrothermal Hot Press Sintering, HHP)[24???-28]等.其中, 冷烧结技术以操作方便、设备简单、烧结温度较低等优势受到广泛关注.本文介绍了冷烧结技术的发展历程、工艺技术及其烧结机制, 对冷烧结技术在陶瓷材料以及陶瓷-聚合物复合材料领域的研究现状进行了总结.并针对冷烧结技术工艺压力高的问题及可能的解决途径进行了探讨, 对冷烧结技术未来的发展趋势进行了展望. ... Field- assisted sintering technology/spark plasma sintering: mechanisms, materials, and technology developments 1 2014 ... 由此可见, 低温烧结技术创新的关键在于结合不同的外场作用共同驱动材料的致密化, 已广泛应用的低温烧结技术主要有闪烧(Flash Sintering, FS)[15-16]、冷烧结技术(Cold Sintering Technology, CSP)[17???-21]、放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)[22-23]、水热热压烧结(Hydrothermal Hot Press Sintering, HHP)[24???-28]等.其中, 冷烧结技术以操作方便、设备简单、烧结温度较低等优势受到广泛关注.本文介绍了冷烧结技术的发展历程、工艺技术及其烧结机制, 对冷烧结技术在陶瓷材料以及陶瓷-聚合物复合材料领域的研究现状进行了总结.并针对冷烧结技术工艺压力高的问题及可能的解决途径进行了探讨, 对冷烧结技术未来的发展趋势进行了展望. ... Immobilization of radioactive wastes in hydrothermal synthetic rock, (II) 1 1984 ... 由此可见, 低温烧结技术创新的关键在于结合不同的外场作用共同驱动材料的致密化, 已广泛应用的低温烧结技术主要有闪烧(Flash Sintering, FS)[15-16]、冷烧结技术(Cold Sintering Technology, CSP)[17???-21]、放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)[22-23]、水热热压烧结(Hydrothermal Hot Press Sintering, HHP)[24???-28]等.其中, 冷烧结技术以操作方便、设备简单、烧结温度较低等优势受到广泛关注.本文介绍了冷烧结技术的发展历程、工艺技术及其烧结机制, 对冷烧结技术在陶瓷材料以及陶瓷-聚合物复合材料领域的研究现状进行了总结.并针对冷烧结技术工艺压力高的问题及可能的解决途径进行了探讨, 对冷烧结技术未来的发展趋势进行了展望. ... A hydrothermal hot-pressing method: apparatus and application 2 1986 ... 由此可见, 低温烧结技术创新的关键在于结合不同的外场作用共同驱动材料的致密化, 已广泛应用的低温烧结技术主要有闪烧(Flash Sintering, FS)[15-16]、冷烧结技术(Cold Sintering Technology, CSP)[17???-21]、放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)[22-23]、水热热压烧结(Hydrothermal Hot Press Sintering, HHP)[24???-28]等.其中, 冷烧结技术以操作方便、设备简单、烧结温度较低等优势受到广泛关注.本文介绍了冷烧结技术的发展历程、工艺技术及其烧结机制, 对冷烧结技术在陶瓷材料以及陶瓷-聚合物复合材料领域的研究现状进行了总结.并针对冷烧结技术工艺压力高的问题及可能的解决途径进行了探讨, 对冷烧结技术未来的发展趋势进行了展望. ...
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Cold sintering Na2Mo2O7 ceramic with poly(ether imide) (PEI) polymer to realize high-performance composites and integrated multilayer circuits 1 2018 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Sintering mechanisms and dielectric properties of cold sintered (1-x)SiO2-xPTFE composites 1 2019 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Enhanced high permittivity BaTiO3-polymer nanocomposites from the cold sintering process 1 2020 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Introducing a ZnO-PTFE (polymer) nanocomposite varistor via the cold sintering process 4 2018 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ...
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Structural and electrical characterization of NaNbO3-PVDF nanocomposites fabricated using cold sintering synthesis route 1 2019 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Cold sintered composites consisting of PEEK and metal oxides with improved electrical properties via the hybrid interfaces 1 2021 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Preparation of zinc oxide/poly-ether-ether-ketone (PEEK) composites via the cold sintering process 1 2021 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Thermosetting polymers in cold sintering: the fabrication of ZnO-polydimethylsiloxane composites 1 2020 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Integration and characterization of a ferroelectric polymer PVDF-TrFE into the grain boundary structure of ZnO via cold sintering 1 2022 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Toward a size scale-up cold sintering process at reduced uniaxial pressure 6 2020 ... Composites prepared by CSP
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ...
2016年, Guo等[ 19]通过冷烧结技术成功制备了三种性能各异的复合材料, 分别为(1- x)Li 2MoO 4- xPTFE(聚四氟乙烯)微波电介质材料、(1- x)Li 1.5Al 0.5Ge 1.5(PO 4) 3(LAGP)/ xPVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)固态电解质材料、(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)半导体材料, 三者的性能与聚合物含量的关系如 图8所示.其中, (1- x)Li 2MoO 4- xPTFE ( x = 0~70%, 体积分数)冷烧结复合材料的相对介电常数 εr符合对数混合定律, 约为2.9~5.8, 品质因数 Q× f值在17700~25200 GHz范围内没有发生恶化的现象, 温度系数TCF随 x的增大而大幅提升, 表明加入PTFE使材料的温度稳定性得到改善.其次, 该团队将(1- x)LAGP/ xPVDF-HFP( x=0~40%, 体积分数)冷烧结试样浸泡吸收5%~10%的LiPF 6/EC- DMC(六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯-二甲基碳酸酯)电解液, 使试样中形成快速离子运输通道, 室温离子电导率由6.1×10?7 S/cm大幅提升至1.0×10?4 S/cm.在(1- x)V 2O 5- xPEDOT:PSS( x=0~30%, 体积分数)冷烧结复合材料中, 由于PEDOT:PSS属于导电聚合物, 其1%~2%的添加量即可将V 2O 5的室温电导率提升1~2个数量级, 电导活化能下降至0.22 eV. ... Cold sintering of ZnO-PTFE: utilizing polymer phase to promote ceramic anisotropic grain growth 1 2020 ... 2018年, Zhao等[62]以乙酸溶液为液相, 通过冷烧结技术成功制备了高致密度的(1-x)ZnO-xPTFE(x= 0~40%, 体积分数)复合材料.其中PTFE添加量为5%(体积分数)时的显微结构如图9(a, b)所示, 可以发现PTFE绝缘材料均匀分布于半导电的ZnO陶瓷晶粒的晶界位置, 厚度为1~10 nm.这种界面结构形成了高阻的肖特基势垒, 如图9(c)所示, 阻碍电子的跃迁, 从而使ZnO-PTFE复合材料呈现出非线性的压敏特性, 其非线性系数α为7.03.随着PTFE添加量的增大, 复合材料的晶界活化能从0.2 eV提高至0.76 eV.此外, Beauvoir等[71]还发现加入PTFE使冷烧结过程中溶剂的自由流动受限, 导致ZnO陶瓷晶粒沿垂直于外施单轴压力的方向取向生长. ... Reactive hydrothermal liquid-phase densification (rHLPD) of ceramics: a study of the BaTiO3[TiO2] composite system 3 2016 ... 除了增大试样尺寸外, 目前低温低压烧结的另一研究方向是借助化学作用降低烧结势垒, 从而实现材料的致密化.2016年, 美国新泽西州立罗格斯大学的Riman团队[72]在水热热压烧结的基础上开发了反应水热液相致密化(rHLPD)技术.该技术是一种不同于冷烧结技术的低温致密化技术, 涉及水热反应、渗透、反应结晶和液相烧结机理, 利用该技术制备BaTiO3/TiO2陶瓷的致密化过程如图13所示.首先通过常规的造粒和排胶工序制备TiO2多孔生坯, 再把Ba(OH)2·8H2O通过水溶液渗透至孔隙结构中, 并将该体系置于240 ℃下进行72 h的水热结晶反应, 最终获得了致密度约为90%的BaTiO3/ TiO2(其中残留TiO2含量低于5%)陶瓷.该技术要求原料体系发生水热结晶反应的同时, 反应产物的摩尔体积必须大于生坯, 如反应(1)所示, BaTiO3 (38.7 cm3/mol)的摩尔体积大于TiO2(20.2 cm3/mol), 才能在水热结晶反应的同时发生摩尔体积膨胀.该过程中孔隙作为局部的微反应器, 随着目标反应的摩尔体积膨胀, 孔隙空间逐渐被填充从而实现致密化, 理论致密度可以达到91.6%. ...
本文的其它图/表
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