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无需窑炉的耐用陶瓷
 浏览人数:3642   [ 2017-03-06 ] 


  水泥,砖块,浴室瓷砖和陶瓷器的制作通常需要大量热量:窑炉被用来以超过1000度的温度烧制陶瓷材料。现在,来自苏黎世联邦理工大学的材料科学家已经研发出一种第一眼看来非常简单的可以在室温下工作的制作方法。科学家们使用了一种碳酸钙粉为原料,他们加入少量的水,然后压实它,而不是用加热的方式。

  “制造的过程是基于岩石形成的地质过程,”复合材料教授,André Studart集团的博士后Florian Bouville解释说。沉积岩由沉积物形成,沉积物通过上覆沉积物的压力被压了数百万年。这个过程在周围水的帮助下把碳酸钙沉淀物变成石灰石。ETH的研究人员使用一种极细颗粒(纳米颗粒)碳酸钙为原料,其压实过程只花了一个小时。“我们的工作首次证明了,一件陶瓷材料可以在如此短的时间内以相对较低的压力在室温下制造出来。”ETH教授Studart说。

  比混凝土更坚固

  试验表明,这种新材料在断裂之前能承受大约十倍于混凝土能承受的力,并且像石头或混凝土一样坚硬。换句话说,它是一样很难变形。

  到目前为止,使用传统的液压机,如工业中常用的,科学家们已经制成了约一法郎大小的材料样本。“面临的挑战是要在压实过程产生足够高的压力。较大的产品需要相应的更大的力,”Bouville说。据科学家介绍,小型浴室瓷砖大小的陶瓷件从理论上应该是可行的。

  节能环保

  “很长一段时间,材料科学家们一直在寻找一种温和条件下生产的陶瓷材料,因为烧制过程需要大量的能量,”Studart说。新的室温方法-专家称之为冷烧结-更节能,也能够生产例如包含塑料的复合材料。

  这一技术对于未来的二氧化碳中性社会也是有意义的。具体而言,碳酸盐纳米粒子可通过大气中的CO2或来自火力发电站产生的废气来获得。在这种情况下,获得的二氧化碳被用来与一个对应的粉末形式的岩石产生反应,以产生碳酸酯,然后可以被用来在室温下制造陶瓷。因此,破坏气候的二氧化碳将被长期储存在陶瓷产品中。这些将消耗二氧化碳,并可以帮助热电站在碳中性的基础上操作。

  根据科学家所述,在长期内,冷烧结的新方法有潜力能生产出替代水泥基材料的更环保的替代品。然而,要达成这一目标还需要付出更多的研究工作。水泥生产不仅需能源密集,也产生大量的二氧化碳--不像潜在的冷烧结替代材料。

翻译:中国陶瓷信息资源网 方慧
来源:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-02/ez-scw022717.php

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