陶瓷制造的超快方法可能为AI驱动的材料发现打开大门

马里兰大学(UMD)材料科学与工程系(MSE)的科学家将一种具有26,000年历史的制造工艺改造成一种新颖的制造陶瓷材料的方法，该方法在固态电池，燃料电池中具有广阔的应用前景，3D打印技术及其他。

陶瓷广泛用于电池，电子产品和极端环境中，但是传统的陶瓷烧结(用于制造陶瓷物体的烧结过程的一部分)通常需要数小时的处理时间。为了克服这一挑战，马里兰州的一个研究小组发明了一种超快的高温烧结方法，既可以满足现代陶瓷的需求，又可以促进新材料创新的发现。

这项由胡良兵，A。James Clark工程学院的杰出教授，UMD材料创新中心主任领导的研究于5月1日刊登在《科学》杂志的封面上。胡锦涛研究小组的助理研究员王成伟(音译)是该研究的第一作者。

传统的烧结技术需要较长的处理时间-加热炉要花费数小时，然后要“烘烤”陶瓷材料要花费数小时以上-这在固态电池电解液的开发中尤其成问题。替代烧结技术(例如微波辅助烧结，火花等离子烧结和闪速烧结)由于多种原因而受到限制，通常是因为它们是特定于材料和/或昂贵的。

马里兰大学(UMD)材料科学与工程系(MSE)的科学家将一种具有26,000年历史的制造工艺改造成一种新颖的制造陶瓷材料的方法，该方法在固态电池，燃料电池中具有广阔的应用前景，3D打印技术及其他。图片来源：马里兰大学

马里兰团队采用的超快速高温烧结新方法可提供较高的加热和冷却速率，均匀的温度分布以及高达3,000摄氏度的烧结温度。结合起来，这些过程所需的总处理时间不到10秒，比传统的熔炉烧结方法快1000倍以上。

“通过这项发明，我们将压制的陶瓷前体粉末生坯夹在两根碳条之间，通过辐射和传导迅速加热该颗粒，从而创造出一致的高温环境，迫使陶瓷粉末迅速固化。”说过。“温度足够高，基本上可以烧结任何陶瓷材料。该专利工艺可以扩展到陶瓷以外的其他膜上。”

这项研究是通过与Mofei教授(UMD副教授)，JC Zhao(UMD教授兼系主任)，Howard Wang(UMD副研究员)，罗建健(UC圣地亚哥教授)和郑小雨的密切合作进行的。 (加州大学洛杉矶分校助理教授)和布鲁斯·邓恩(加州大学洛杉矶分校教授兼系主任)。

“超快高温烧结代表了超快烧结技术的一项突破，这不仅是因为它普遍适用于多种功能材料，而且还因为通过保留或产生额外缺陷来创造非平衡块状材料的巨大潜力，罗说。

快速烧结技术正在通过UMD衍生公司HighT-Tech LLC进行商业化，其重点是一系列高温技术。

莫说：“这种新方法解决了计算和AI指导的材料发现中的关键瓶颈问题。我们为材料发现提供了一种新的范式，其空前的速度加快了。”

郑说：“我们很高兴看到热解时间从数十小时减少到几秒钟，并在快速烧结后保留了精细的3D打印结构。”

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