Chłodniejsze warunki dla spiekania materiałów ceramicznych
Postęp w przemyśle elektronicznym jest możliwy m.in. dzięki obniżeniu temperatur przetwarzania materiałów funkcjonalnych. Jednym z celów finansowanego przez UE projektu TUF było opracowanie nowych materiałów do dielektrycznych filtrów rezonatorowych, które charakteryzują się wyjątkowo niskimi stratami dielektrycznymi. Pracownicy słoweńskiego Instytutu Josef Stefan uczestniczący w projekcie zdecydowali się przeanalizować spiekanie w niskiej temperaturze w celu zmniejszenia kosztów produkcji. Spiekanie jest procesem, w którym sproszkowany materiał jest podgrzewany poniżej poziomu, w którym zaczyna się rozpuszczać do momentu, aż cząstki przylgną do siebie. Przed przeprowadzeniem omawianych badań mechanizmy zachodzące podczas tego procesu były słabo znane, dlatego do każdego materiału należało opracować zestaw podstawowych reguł. Do spiekania zastosowano sproszkowany tytanek baru (BaTiO3), natomiast jako środek wspomagający spiekanie zastosowano tlenek litu. Badania mikrostrukturalne wykazały obecność dwóch pobocznych faz ciekłych. Podczas badania tego fenomenu naukowcy odkryli kilka cech lub etapów procesu, które mogłyby przyspieszyć spiekanie. Jest to m.in. rozpuszczanie się jednej z substancji reagujących, luki strukturalne w matrycy oraz zwiększenie rozpuszczalności w fazie spiekania. Badania wykazały również, że substancje przyspieszające spiekanie należy dobierać ostrożnie, aby zminimalizować ich wpływ na właściwości materiału ceramicznego. Sukces komercyjny przeprowadzonych badań można przekuć na oszczędność kosztów energii oraz redukcje kosztów związanych z zakupem materiałów. Przykładowo zastosowanie drogiego palladu w elektrodach kondensatora X7R w celu uzyskania żądanych właściwości dielektrycznych okazało się niepotrzebne, ponieważ udało się obniżyć temperaturę spiekania do prawie 200oC. Obniżenie temperatury pracy w połączeniu ze zrozumieniem mechanizmów fizycznych i chemicznych bez wątpienia przyczyni się do dalszego rozwoju ceramiki elektrycznej, pozwalając na opracowanie strojonych zastosowań mikrofalowych. Więcej informacji o artykułach i dokumentach opublikowanych przez Uniwersytet South Bank w Londynie znajduje się na stronie projektu TUF: http://ecce1.lsbu.ac.uk/research/pem/index_files/TUF%20papers.htm.
