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    Baterias de estado sólido podem ser feitas de forma mais limpa aumentando a sinterização de flash
    p Causas e efeitos dos gradientes térmicos e microestruturais em cerâmicas sinterizadas flash. Crédito:WMG, Universidade de Warwick

    p A sinterização flash é uma técnica de processamento de cerâmica que usa corrente elétrica para aquecer intensamente a amostra de cerâmica internamente, em vez de usar apenas aquecimento de forno externo. O processo pode reduzir as temperaturas e durações de processamento de cerâmica significativamente, permitindo que a cerâmica seja coprocessada com metais ou outros materiais, e reduzindo o uso de energia. p Contudo, o processo pode resultar em cerâmicas de baixa qualidade devido a deficiências causadas por falta de homogeneidade na microestrutura.

    p As origens dessas não homogeneidades causadas por gradientes térmicos no material durante a sinterização flash foram estudadas por pesquisadores baseados na WMG, University of Warwick e colaboradores acadêmicos e industriais, e as rotas para mitigar os efeitos desses gradientes são delineadas.

    p A adoção dessas rotas de sinterização flash modificadas permitirá o uso mais amplo da sinterização flash no processamento de cerâmica, permitindo uma produção de energia mais baixa de muitos produtos cerâmicos úteis, incluindo baterias de estado sólido.

    p A densificação da cerâmica usando sinterização flash reduz o uso de energia e pode ser usada para melhorar a viabilidade da fabricação de estruturas cerâmicas complexas, como as necessárias para baterias de estado sólido, diminuindo as temperaturas e encurtando a duração do tratamento térmico.

    p Trabalhando em colaboração com parceiros acadêmicos e industriais, pesquisadores do WMG, A University of Warwick publicou uma revisão do estado da arte da sinterização flash com foco na formação de regiões não homogêneas dentro da cerâmica que atualmente limitam o potencial de aumento de escala da sinterização flash. A revisão descobre que gradientes térmicos são responsáveis ​​por desomogeneidades microestruturais e sugere rotas para eliminar ou reduzir esses efeitos.

    p Mudanças no desenvolvimento microestrutural com diferentes abordagens de sinterização. A sinterização flash produz microestruturas finas com densidade muito alta com menor consumo de energia do que as abordagens convencionais. Crédito:WMG, Universidade de Warwick

    p A redução do uso de energia na indústria de fabricação de cerâmica é um passo fundamental para cumprir as metas globais de redução de emissões, já que os processos convencionais requerem longos tratamentos de queima em temperaturas muito altas. Vários processos de baixo consumo de energia foram desenvolvidos na última década, com a sinterização flash emergindo como uma rota particularmente promissora para densificação de materiais para uso em aplicações, incluindo baterias de estado sólido, revestimentos de barreira térmica, e juntas de cerâmica.

    p No papel, 'Promoção da homogeneidade microestrutural durante a sinterização flash de cerâmicas por meio do gerenciamento térmico' publicado como parte de uma edição especial do Boletim MRS, Gareth Jones e Dra. Claire Dancer do WMG, A University of Warwick trabalhou com colaboradores da University of Trento, Universidade de Tecnologia de Wuhan, Normandie Université, e Lucideon Ltd para revisar as origens das variações microestruturais em diferentes regiões de materiais cerâmicos submetidos a sinterização flash.

    p As diferenças no desenvolvimento microestrutural se originam de gradientes térmicos dentro do material durante o processamento, e estes podem ser reduzidos por um gerenciamento térmico cuidadoso durante o processo de sinterização flash. Esses incluem:

    • Alterando o método de aplicação de eletrodos
    • Melhorar a homogeneidade térmica através do isolamento
    • Adaptando a frequência da corrente AC
    • Desenvolver métodos sem contato para aplicação de corrente elétrica, que estão atualmente limitados à consolidação de revestimentos de barreira térmica.
    p Os resultados desta revisão fornecem um roteiro para pesquisas futuras sobre gerenciamento térmico em sinterização de flash, o que irá acelerar o desenvolvimento do processo de implantação industrial.

    p Simulação da distribuição de calor durante a sinterização flash. Crédito:WMG, Universidade de Warwick

    p Dra. Claire Dancer, líder do Grupo de Cerâmica na Diretoria de Materiais e Sustentabilidade do WMG, Comentários da Universidade de Warwick:

    p "Reduzir as temperaturas de processamento de cerâmica usando técnicas como sinterização flash é uma etapa essencial para a fabricação de estruturas multimateriais complexas, como as necessárias para baterias de estado sólido, e para reduzir o uso geral de energia na indústria cerâmica.

    p "Contudo, o processo deve produzir materiais cerâmicos homogêneos robustos para serem de uso generalizado. Nosso artigo explica por que a sinterização flash pode resultar em propriedades não homogêneas em cerâmicas e sugere uma série de rotas para mitigar esses efeitos. "


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