航空制造技术2024,Vol.67Issue(4) :46-57.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.046

基于冷烧结技术的陶瓷-聚合物复合材料研究进展

Research Progress on Ceramic-Polymer Composites Prepared by Cold Sintering Process

郭靖 邰晓倩 司明明
航空制造技术2024,Vol.67Issue(4) :46-57.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.046

基于冷烧结技术的陶瓷-聚合物复合材料研究进展

Research Progress on Ceramic-Polymer Composites Prepared by Cold Sintering Process

郭靖 1邰晓倩 1司明明1
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作者信息

  • 1. 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安 710049
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摘要

传统的陶瓷烧结一般需要1000℃以上的高温,烧结周期长、能耗高.高温会对界面控制、物相稳定、材料共烧等产生不利影响,因此,很难以聚合物为填料实现陶瓷-聚合物复合材料的共烧.冷烧结技术通过引入中间液相溶解-沉淀过程,实现了在≤300 ℃时陶瓷的快速致密化,有效解决了陶瓷与聚合物的共烧问题.从冷烧结技术的发展概况出发,介绍了冷烧结工艺及致密化机制,详细阐述了冷烧结技术在陶瓷-聚合物复合材料中的应用及发展情况,包括微波介质材料、铁电材料、锂离子电池、压敏材料、半导体材料和热电材料,并分析了冷烧结技术目前待解决的问题,对冷烧结技术的未来发展做出展望.

Abstract

Typically,ceramics are sintered at temperatures of above 1000 ℃ by traditional sintering route,resulting in long sintering time and high energy consumptions.The high sintering temperatures adversely affect the interface control,phase stability,and material co-sintering,and thus,it is challenging to co-sinter ceramics and polymers with polymers as the fillers.Cold sintering process,employing an intermediate liquid phase and dissolution-precipitation process,enables rapid densification of ceramics at temperatures ≤ 300℃,which effectively addresses the co-sintering issue of ceramics and polymers.This review introduces the development of cold sintering process,sintering parameters and cold sintering mechanisms.The application and current status of cold sintering process in ceramic-polymer composites,such as microwave dielectrics,ferroelectrics,lithium-ion batteries,varistors,semiconductors and thermoelectric materials,are discussed in detail.Finally,the challenges and future prospects of cold sintering process are analyzed.

关键词

冷烧结/陶瓷/聚合物/复合材料/共烧

Key words

Cold sintering process/Ceramics/Polymers/Composites/Co-sintering

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基金项目

国家自然科学基金(51902245)

陕西省自然科学基础研究计划(2024JC-YBMS-349)

广东省重点实验室开放课题(2021B1212040001)

出版年

2024
航空制造技术
北京航空制造工程研究所

航空制造技术

CSTPCD北大核心
影响因子:0.403
ISSN:1671-833X
参考文献量7
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