Primeiro, (B4 C–TiB2 ) pós precursores foram projetados e sintetizados a partir do processo de boronização do TiC. Em segundo lugar, os pós precursores foram misturados com B4 comercial Pós C e B4 C‒TiB2 cerâmicas compostas foram fabricadas via sinterização por plasma spark. Crédito:Journal of Advanced Ceramics, Tsinghua University Press Nos últimos anos, as cerâmicas compostas eletrocondutoras tornaram-se gradualmente um ponto importante de pesquisa na funcionalização de cerâmicas estruturais. No entanto, a melhoria da condutividade é geralmente alcançada ao custo do aumento do conteúdo de fases condutoras ou do sacrifício das propriedades mecânicas da cerâmica compósita.
Portanto, alcançar alta condutividade de cerâmicas compostas com baixo teor de fase condutiva é de grande importância. Em um estudo recente, B4 eletricamente condutivo C–TiB2 cerâmica composta contendo apenas 15% em volume de TiB2 foram preparados por um processo de sinterização por plasma de faísca em duas etapas, e seus desempenhos mecânico e elétrico foram ajustados pelo acoplamento ideal do tamanho de partícula dos pós da matéria-prima.
Uma equipe de cientistas de materiais liderada por Songlin Ran, da Universidade de Tecnologia de Anhui, em Maanshan, China, preparou recentemente B4 altamente eletrocondutor C–TiB2 cerâmica por um método de sinterização por plasma de faísca em duas etapas.
O TiB intergranular interconectado tridimensional2 rede composta por grandes B4 Grãos C e TiB pequeno2 os grãos estabeleceram um excelente caminho condutor para a passagem da corrente elétrica, o que foi benéfico para a melhoria da condutividade elétrica. Além disso, eles também conseguiram um ajuste controlável das propriedades mecânicas e elétricas do B4 C–TiB2 cerâmica pelo acoplamento ideal do tamanho de partícula dos pós da matéria-prima.
A equipe publicou sua análise no Journal of Advanced Ceramics em 25 de abril de 2024.
"Neste trabalho, preparamos B4 altamente eletrocondutor C–TiB2 cerâmica através de um método de duas etapas baseado na nova estratégia de crescimento de grãos de matriz seletiva. Durante o progresso da sinterização, pequenos B4 Os grãos C foram completamente consumidos, deixando pequenos TiB2 grãos em torno de B4 Grãos C para formar o TiB intergranular interconectado tridimensional2 rede.
"Como resultado, mais canais condutores foram formados, melhorando assim a condutividade elétrica dos compósitos", disse o Dr. Ran, autor correspondente do artigo, professor da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Tecnologia de Anhui.
B4 C–15 vol%TiB2 cerâmica composta preparada a partir de 10,29 µm B4 Os pós de TiC C e 0,05 µm exibiram uma rede condutora interconectada tridimensional perfeita com uma condutividade elétrica máxima de 4,25×10
4
S/m, juntamente com excelentes propriedades mecânicas, incluindo resistência à flexão, dureza Vickers e tenacidade à fratura de 691±58 MPa, 30,30±0,61 GPa e 5,75±0,32 MPa·m
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, respectivamente, enquanto o compósito obtido a partir de 3,12 µm B4 Os pós de TiC C e 0,8 µm apresentaram as melhores propriedades mecânicas, incluindo resistência à flexão, dureza Vickers e tenacidade à fratura de 827±35 MPa, 32,01±0,51 GPa e 6,45±0,22 MPa·m
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, junto com uma condutividade elétrica decente de 0,65×10
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S/m.
“O método proposto neste artigo pode preparar cerâmicas altamente eletrocondutoras com baixo teor de fase condutora, o que reduz bastante o custo de produção e também fornece uma nova estratégia para a regulação da microestrutura e propriedades de cerâmicas compostas”, disse o Dr.
O próximo passo é reestruturar a rede tridimensional e construir uma rede condutora mais perfeita através da introdução de partículas cerâmicas, bigodes, fibras, etc. Além disso, o efeito das múltiplas fases condutoras na microestrutura, propriedades elétricas e propriedades mecânicas do cerâmicas compostas precisam ser investigadas detalhadamente para revelar o mecanismo condutor.
Outros colaboradores incluem Jun Zhao, Xingshuo Zhang, Zongning Ma, Dong Wang e Xing Jin da Universidade de Tecnologia de Anhui em Maanshan, China; e Universidade Chaohu em Hefei, China.
