陶瓷喷涂的新喷涂方法

长期以来，只能通过在1000摄氏度以上进行烧结的技术来生产陶瓷喷涂涂层。但是，一种新颖的喷涂方法，粉末气溶胶沉积（PAD）使它们能够在正常室温下生产。因此，它对于工业应用非常有吸引力。拜罗伊特大学的工程科学家Ralf Moos在Dr.-Ing教授的指导下，正致力于这项技术的不断发展。在《先进材料》杂志上，他们展示了其优势，并展示了如何针对高科技应用优化陶瓷膜的功能特性。

一种陶瓷膜，其通过粉末气溶胶沉积在多孔的透气电极上而制成，例如燃料电池中所需的那些使用PAD，可以将致密的陶瓷膜应用于非常不同类型的材料，例如钢，玻璃，硅或甚至是塑料。为此，首先借助于载气将干燥的陶瓷粉末转化为气溶胶，即气体和固体颗粒的混合物。然后将气雾剂输送到真空室中，并通过喷嘴将其加速到每秒几百米，并引导到要涂覆的材料上。

撞击时，细小的陶瓷颗粒破裂。产生的碎片只有几纳米大小，具有新鲜，活跃的表面。它们形成紧密粘合的致密涂层，厚度在1到100微米之间。Ing博士解释说："由于其致密的微观结构，即使在沉积之后，涂层也已经显示出优异的机械性能。它们非常坚硬并且具有良好的耐化学性。" 研究的作者JörgExner，是大学PAD研究工作的推动力。然而，事实证明，在不进行进一步步骤的情况下，涂层的某些功能特性，特别是导电性不足。然而，在他们的新研究中，拜罗伊特的工程科学家现在能够报告有效的优化方法。粉末气溶胶沉积（PAD）的方案在这种情况下，晶体结构至关重要。陶瓷颗粒对材料的强烈冲击会导致最终碎片中出现结构缺陷。这不仅影响电导率，而且影响其他功能特性。

"通过热后处理或所谓的回火，几乎可以完全消除这些缺陷。我们已经证明，所需的温度通常比常规烧结要低得多。避免这些极端高温的方法是使PAD如此具有吸引力。因此，它仍然是正确的。

这项技术具有很高的工业潜力，尤其是在需要高质量陶瓷喷涂涂层的地方。" Exner总结道。处理哪种类型的陶瓷材料取决于预期的技术应用：介电陶瓷适合用作电容器，导电功能陶瓷适合用于传感器，并且钇稳定的氧化锆用于高温燃料电池。

甚至锂离子电池也可以这种方式生产。在拜罗伊特大学获得的对陶瓷膜结构及其功能特性的科学理解，将大大有助于以可持续的方式将高质量涂层组件集成到复杂系统中的目标。因此，例如在能量存储和转换领域中的新技术，或者用于环境监测的新技术，将从粉末气溶胶沉积应用中受益匪浅。