انجمن سرامیک ایران
اخبار و تازه ها

اکتشافات نوپا: قالب گیری تزریقی ممکن است راهی را برای تولید سرامیک های شفاف ارائه دهد

 | تاریخ ارسال: 1402/5/7 | 



اکتشافات نوپا: قالب گیری تزریقی ممکن است راهی را برای تولید سرامیک های شفاف ارائه دهد



مثالی از سرامیک شفاف شکل داده شده به روش قالب گیری تزریقی است که به شکل چرخ دنده درآمده.
اسکیل بار: ۵ میلی متر. Mader et al., Advanced Science (CC BY ۴.۰)

از زمان کشف سرامیک ها در دهه ی ۱۹۹۰، سرامیک های پلی کریستال که به درستی در کنار یکدیگر قرار گرفته باشند می توانند از نظر اپتیکی شفاف باشند. اصطلاحا "سرامیک های شفاف" امروزه پایه ی اصلی بسیاری از لیزرهای تجاری هستند.
با این حال، دستیابی به شرایط مطلوب شفافیت برای کریستال ها، در عمل سخت تر از گفتن آن است. پایداری عالی مکانیکی، حرارتی و شیمیایی سرامیک ها، ساختاردهی آنها را به طور ذاتی چالش برانگیز می کند.
در حال حاضر، ساخت سرامیک های شفاف همچون اسپینل آلومینات منیزیم به طور معمول با ریخته گری پودر از محلول پایه آب یا متراکم کردن پودر خام و به دنبال آن فرایند زینترینگ انجام می شود. این رویکرد فقط قادر به تولید هندسه های ساده است. ساختارهای پیچیده تر نیازمند فرایندهای زمان­بر و پساتولید همچون سنگ زنی، پرداخت کاری یا اچ می باشد. برخی مطالعات در زمینه ساخت افزایشی سرامیک های شفاف انجام شده است اما این روش ها برای تولید انبوه مناسب نیستند.
قالب گیری تزریقی پودر یک روش شناخته شده برای ساخت اجزای معدنی کوچک، با شکل پیچیده می باشد که می تواند برای ساخت سرامیک های شفاف مفید باشد. این روش با مخلوط کردن پودرهای فلزی یا سرامیکی با بایندرهای پلیمری و تزریق مخلوط حرارت داده شده تحت فشار به داخل حفره قالب انجام میگیرد که در ادامه خنک شده و خارج می گردد. سپس ترکیب برای حذف بایندرهای پلیمری و رسیدن به دانسیته ی نهایی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد.
اخیرا در مقاله ای با دسترسی آزاد، محققان آلمانی نشان دادند که سرامیک های اسپینل آلومینات منیزیم شفاف را میتوان با استفاده از ماشین های قالب گیری تزریقی شکل داد. محققانی از دانشگاه Albert Ludwig در فرایبورگ و همکارانی از موسسه فناوری Karlsruhe در مقاله خود یک فرایند بایندرزدایی دو مرحله ای و زینتریگ و درنهایت فشار ایزواستاتیک برای دستیابی به دانسیته ی بالای سرامیک های شفاف خود توصیف کرده اند. لازم به ذکر است که هیچ ماده ی کمک زینتری استفاده نشد زیرا بارها نشان داده شده است که دوپنت ها میتوانند بر خواص نهایی سرامیک های شفاف اثر بگذارند.


سرامیک های اسپینل آلومینات منیزیم که قالبگری تزریقی شده اند. اسکیل بار: ۱۰ میلی متر.
Mader et al., Advanced Science (CC BY ۴.۰)
بدون انجام هیچ فرایندی پس از تولید، سرامیک های اسپینل آلومینات منیزیم به عبور نور بالاتر از ۸۴ درصد و کیفیت سطح بالا و زبری کم تر از ۲۰ نانومتر رسیدند. به علاوه، محققان می توانند سرامیک ها را در سایزهای مختلف، از اجزای ماکروسکوپیک با ضخامت بیش از ۴ میلی متر تا اجزای میکروساختار با وضوح تک میکرومتری تولید کنند.
این راه را برای تعداد زیادی از کاربردهای جدید همچون پنجره های پوششی کاربردی مورد استفاده در الکترونیک که پیش از این در مقیاس بزگتر به دلیل فقدان MAS (magnesium aluminate spinel) مناسب و با کارایی بالا غیرقابل دسترس یا بسیار گران بودند هموار می کند.

مقاله مرجع:
Advanced Science، “Injection molding of magnesium aluminate spinel nanocomposites for high-throughput manufacturing of transparent ceramics” (DOI: ۱۰.۱۰۰۲/advs.۲۰۲۲۰۴۳۸۵ )

منبع:                                

ترجمه: مهندس حسین شهوری، دانشگاه صنعتی شریف



 
سایر مطالب این بخش | نسخه قابل چاپ | ارسال به دوستان |