长期以来，陶瓷喷涂只能通过在 1000 摄氏度以上的温度下烧结来生产。 然而，一种新的喷涂方法，粉末气溶胶沉积 (PAD) 允许它们在正常室温下生产。 因此，它对工业应用非常有吸引力。 在 Dr.-Ing 教授的指导下，拜罗伊特大学的工程科学家 Ralf Moos 正致力于这项技术的不断发展。 在《先进材料》杂志上，他们展示了自己的优势，并展示了如何针对高科技应用优化陶瓷膜的功能特性。
PAD 允许您将高密度陶瓷薄膜应用于非常不同类型的材料，例如钢、玻璃、硅甚至塑料。为此，首先通过载气、气体和固体颗粒的混合物将干燥的陶瓷粉末转化为气溶胶。
然后将气溶胶输送到真空室，通过喷嘴加速到每秒数百米，并直接喷向要涂层的材料。撞击击碎了陶瓷颗粒。由此产生的碎片只有几纳米大小，并具有新鲜、活跃的表面。它们形成紧密结合的高密度涂层，厚度为 1 至 100 微米。“由于涂层的微细结构，它在沉积后表现出优异的机械性能。它非常坚硬，具有出色的耐化学性。”
这项研究的主要作者 J?rg Exner 是一名大学生。 PAD 研究的推动力。然而，涂层的一些功能特性，尤其是导电性，已被证明在没有进一步步骤的情况下是不够的。然而，他们的新研究使拜罗伊特的工程科学家能够报告有效的优化方法。
在这种情况下，晶体结构至关重要。陶瓷颗粒对材料的强烈冲击会导致最终碎片中出现结构缺陷。这不仅影响电导率，而且影响其他功能特性。“通过热后处理或所谓的回火，几乎可以完全消除这些缺陷。我们已经证明，所需的温度通常比常规烧结要低得多。避免这些极端高温的方法是使PAD如此具有吸引力。因此，它仍然是正确的。这项技术具有很高的工业潜力，尤其是在需要高质量陶瓷涂层的地方。” Exner总结道。处理哪种类型的陶瓷材料取决于预期的技术应用：介电陶瓷喷涂适合用作电容器，导电功能陶瓷适合用于传感器，并且钇稳定的氧化锆用于高温燃料电池。甚至锂离子电池也可以这种方式生产。在拜罗伊特大学获得的对陶瓷膜结构及其功能特性的科学理解，将大大有助于以可持续的方式将高质量涂层组件集成到复杂系统中的目标。因此，例如在能量存储和转换领域中的新技术，或者用于环境监测的新技术，将从粉末气溶胶沉积应用中受益匪浅。
