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無需窯爐的耐用陶瓷
 瀏覽人數:12676   [ 2017-03-06 ] 


  水泥,磚塊,浴室瓷磚和陶瓷器的制作通常需要大量熱量:窯爐被用來以超過1000度的溫度燒制陶瓷材料。現在,來自蘇黎世聯邦理工大學的材料科學家已經研發出一種第一眼看來非常簡單的可以在室溫下工作的制作方法。科學家們使用了一種碳酸鈣粉為原料,他們加入少量的水,然后壓實它,而不是用加熱的方式。

  “制造的過程是基于巖石形成的地質過程,”復合材料教授,André Studart集團的博士后Florian Bouville解釋說。沉積巖由沉積物形成,沉積物通過上覆沉積物的壓力被壓了數百萬年。這個過程在周圍水的幫助下把碳酸鈣沉淀物變成石灰石。ETH的研究人員使用一種極細顆粒(納米顆粒)碳酸鈣為原料,其壓實過程只花了一個小時。“我們的工作首次證明了,一件陶瓷材料可以在如此短的時間內以相對較低的壓力在室溫下制造出來。”ETH教授Studart說。

  比混凝土更堅固

  試驗表明,這種新材料在斷裂之前能承受大約十倍于混凝土能承受的力,并且像石頭或混凝土一樣堅硬。換句話說,它是一樣很難變形。

  到目前為止,使用傳統的液壓機,如工業中常用的,科學家們已經制成了約一法郎大小的材料樣本。“面臨的挑戰是要在壓實過程產生足夠高的壓力。較大的產品需要相應的更大的力,”Bouville說。據科學家介紹,小型浴室瓷磚大小的陶瓷件從理論上應該是可行的。

  節能環保

  “很長一段時間,材料科學家們一直在尋找一種溫和條件下生產的陶瓷材料,因為燒制過程需要大量的能量,”Studart說。新的室溫方法-專家稱之為冷燒結-更節能,也能夠生產例如包含塑料的復合材料。

  這一技術對于未來的二氧化碳中性社會也是有意義的。具體而言,碳酸鹽納米粒子可通過大氣中的CO2或來自火力發電站產生的廢氣來獲得。在這種情況下,獲得的二氧化碳被用來與一個對應的粉末形式的巖石產生反應,以產生碳酸酯,然后可以被用來在室溫下制造陶瓷。因此,破壞氣候的二氧化碳將被長期儲存在陶瓷產品中。這些將消耗二氧化碳,并可以幫助熱電站在碳中性的基礎上操作。

  根據科學家所述,在長期內,冷燒結的新方法有潛力能生產出替代水泥基材料的更環保的替代品。然而,要達成這一目標還需要付出更多的研究工作。水泥生產不僅需能源密集,也產生大量的二氧化碳--不像潛在的冷燒結替代材料。

翻譯:中國陶瓷信息資源網 方慧
來源:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-02/ez-scw022717.php

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