Pole elektryczne poprawia możliwości kształtowania ceramiki

Pole elektryczne poprawia możliwości kształtowania ceramiki

W USA opracowano metodę kształtowania ceramiki za pomocą pola elektrycznego. Dzięki niej wytwarzanie elementów z ceramiki może stać się bardziej wydajne w stosunku do dotychczasowych technologii.

Ceramika stosowana jest do produkcji szerokiej gamy produktów – kamizelek kuloodpornych, izolatorów, świec zapłonowych, ogniw paliwowych, turbin gazowych, prętów paliwowych w reaktorach atomowych, etc.

Dr. Hans Conrad z North Carolina State University, jeden ze współautorów odkrycia, tłumaczy, że materiały ceramiczne należą do grupy materiałów krystalicznych, których cechą jest pojawianie się defektów krystalicznych związanych z istnieniem granic ziarna, w których łączą się kryształy o innym ułożeniu atomów. Na granicach ziaren powstaje ładunek elektryczny. – Odkryliśmy, że pole elektryczne oddziałuje z ładunkami zgromadzonymi na granicach ziaren. Dzięki temu zjawisku możemy sprawić, że ziarna krystaliczne mogą się przesuwać między sobą, a zatem w skali makro zmieniać kształt materiału ceramicznego. Co więcej kształtowanie w ten sposób ceramiki wymaga zastosowania niewielkich sił – przy niskich wartościach pola elektrycznego siła ta spada praktycznie do zera! Mówimy tu o polu elektrycznym w granicach 25 do 200 voltów na centymetr. Takie pole el. możemy uzyskać w dla niektórych zastosowań korzystając z gniazdka elektrycznego w domu – mówi Conrad.

Dzięki zastosowaniu pola elektrycznego producenci praktycznie wszystkich elementów ceramicznych będą mogli ograniczyć energochłonność procesu kształtowania ceramiki. Produkcja kamizelek kuloodpornych o ulepszonych właściwościach przy niższym koszcie wytworzenia ma być jedną z pierwszych dziedzin, gdzie Conrad planuje zastosowanie opracowanej metody.

Więcej na ten temat w artykule "Influence of an applied dc electric field on the plastic deformation kinetics of oxide ceramics," opublikowanym w czasopiśmie Philosophical Magazine.

(pj)