桑迪亚产生室温陶瓷涂料,使设计、制造灵活

优雅ultrafine-grained陶瓷涂层的方法已经被研究人员解释Pylin Sarobol而粗野的方式——亚微米粒子泼洒到表面。欧洲杯猜球平台

的keypart桑迪亚国家实验室项目涉及使用泼洒行动躺陶瓷涂料活动。Sarobol和她的同事们能够避免过程所需的高温陶瓷钛酸钡和通过高速亚微米氧化铝陶瓷颗粒长条木板上表面在室温下。欧洲杯猜球平台

微电子设计和制造时变得更灵活的涂层是在室温下完成的。这可能有一天铺平道路改善,便宜微电子部分支撑先进技术。动力学过程创建纳米晶体的电影非常强大,可以作为保护防锈涂料,磨损、氧化、和相关的其他人。

Sarobol,参与添加剂生产和涂料,说它很难结合陶瓷涂层和类似硬质材料,然后将它们合并到设备和材料相对低熔点温度。欧洲杯足球竞彩

由于陶瓷组件制造的温度大约1300°F (700°C)或更多,它可以很难将它们与特定的材料,在机电设备的特定功能。欧洲杯足球竞彩例如,现有小波导要求微加工出一个微型的电磁材料和粘到另一个材料。

能够放下陶瓷在室温下意味着你可以处理陶瓷和lower-melting温度材料在同一时间。欧洲杯足球竞彩你现在可以给铜陶瓷,例如。之前,你首先必须做陶瓷,然后放下铜。这个过程实际上是关于能够集成材料,尤其是陶瓷与其他材料。欧洲杯足球竞彩

Pylin Sarobol,研究员,桑迪亚国家实验室

它制造开辟了新的可能性——电路结合微型传感器或电容器、或混合材料。欧洲杯足球竞彩“你能想象在电路板上喷洒功能材料而不是高温处理,其次是繁琐的手工装配,”欧洲杯足球竞彩Sarobol说。

利用动能和材料属性欧洲杯足球竞彩

而不是热,气溶胶沉积应用动能和特殊材料特性可以在微观和纳米级。

仍然有很多东西要学有关的过程。

我们真的需要花时间去了解工艺参数,如何关联产生的微观结构和最终的材料属性,我们所需要的。当我们想到设计一个新设备,我们需要记住structure-processing-properties的关系,让自己的时间进行研究,优化,了解如何使涂料的性能更好。

Pylin Sarobol,研究员,桑迪亚国家实验室

室温微尺度涂层不会是一个普遍的解决方案,但是,因为这个过程创造了纳米晶体结构,不适合涂料用于应用程序(如电机、驱动器、或电容器要求大晶粒结构增强设备操作,她说。

“aerosol-deposited涂料是由微小的,20纳米晶体,我们常常称之为微晶或谷物,”Sarobol说。“当我们热涂料,这些微小晶体生长和性质改变。通过控制微晶的大小,我们可以调整属性以可预测的方式使更多的功能设备”为各种应用程序。

世界上很少有地方工作等室温,动能涂层的方法。Sarobol的初步研究是作为一个为期两年的项目的主要研究者,“室温固态沉积陶瓷,”一直持续到2016年3月。它导致更好的理解的标准构件涂料和科学元素参与这个过程。

下一步是对优化过程,扩大的材料是可以伪造的,和发展中可能的应用程序,这可能需要几年的时间。欧洲杯足球竞彩

总结它是如何工作的简而言之:在喷雾沉积,喷嘴加速亚微米粒子悬浮在气体向水面。欧洲杯猜球平台粒欧洲杯猜球平台子接触和坚持,要涂一层一层地。

小费是应用亚微米颗粒(50倍小于人类头发的厚度),这将允许欧洲杯猜球平台研究人员利用的材料属性只在小尺度和触发气溶胶颗粒的塑性变形。欧洲杯足球竞彩

塑性变形或塑性方法进行物质由于外加应力永久地改变形状或大小。亚微米粒子的可塑性,导致整合成功的淀积层和生产连续表面层构造。欧洲杯猜球平台

另一个提示建议沉积在真空中,这有助于降低飞行粒子反应气体的影响。欧洲杯猜球平台反射的高速载气相沉积衬底可以生成“弓形激波”,一个气体边界层的最微小的粒子进入。欧洲杯猜球平台

然而,在真空中,反映出气体扩散的弓形激波层更薄。较小的粒子快速移动拥有高动欧洲杯猜球平台力和可以通过薄弓形激波层。没有真空,弓形激波层是不具备足够的动量大,粒子进入衬底。欧洲杯猜球平台

塑性变形过程的关键

重要的是要意识到材料塑性变形通过保持粒子的动能通过弓形激波层。没有塑性变形,就不粘涂层。

当底物或另一个层是影响粒子,它可塑性变形和形状变化的过程称为位错成核和滑动。Sarobol nanofractures使得他们的研欧洲杯猜球平台究小组发现,粒子“躺到衬底像泼洒饼干面团,形成pancake-shaped粮食。”

随后的粒子冲击和变形,压缩原始层,形成一个更严格的债券。

所以你有材料变形或形状变化和压裂没有分裂,欧洲杯足球竞彩最后的捣固后续粒子帮助建立涂层。欧洲杯猜球平台

Pylin Sarobol,研究员,桑迪亚国家实验室

这些机制使几层实现,形成涂层测量几十微米厚。“我们使镍涂层40微米厚,和在文学我看过报告约80微米的陶瓷、”Sarobol说。

使用这种技术,团队多次有效沉积材料,包括镍、钛酸钡、铜、二氧化钛、氧化铝、碳化化合物。欧洲杯足球竞彩可能只有这个简短的列表的申请材料包括电阻器、电容器、电触点、电感和磨损表面。欧洲杯足球竞彩

一个吸引人的钛酸钡薄膜的应用在高压电场的管理系统。高压电容器,例如,往往失败在介电材料(钛酸钡)铜电极和空气接触,形成了三结。

“如果你喷在钛酸钡在这个结,你打开的可能性更高的电力电容器,”Sarobol说。”还有更多要做之前达到足够好的属性。”

其他研究人员热衷于保护涂料、电触点、巩固脆弱的首次和金属间化合物的化合物。

这个过程还包括两个证明之间的微尺度空间技术、热喷涂技术和薄膜。薄膜包衣层大小不一,从纳米到几个微米。他们可以被定义成精密电路,通过光刻图案的方法代替传统的印刷电路板。热喷涂技术可以制造涂料开始在大约50μm几厘米。

“这可以弥合,失踪的差距,你可以开始存款数百纳米的材料到一百微米,”欧洲杯足球竞彩Sarobol说。