Pertanto, ottenere un’elevata conduttività dei compositi ceramici con un basso contenuto di fase conduttiva è di grande importanza. In uno studio recente, B₄ elettricamente conduttivo C–TiB₂ ceramiche composite contenenti solo il 15% in volume di TiB₂ sono stati preparati mediante un processo di sinterizzazione al plasma a scintilla in due fasi e le loro prestazioni meccaniche ed elettriche sono state regolate dall'accoppiamento ottimale delle dimensioni delle particelle delle polveri delle materie prime.

Un team di scienziati dei materiali guidato da Songlin Ran dell'Università di Tecnologia di Anhui a Maanshan, in Cina, ha recentemente preparato un B₄ altamente elettroconduttivo C–TiB₂ ceramica mediante un metodo di sinterizzazione al plasma a scintilla in due fasi.

Il TiB₂ interconnesso tridimensionale e intergranulare rete composta da grandi B₄ Grani di C e piccolo TiB₂ i grani hanno stabilito un eccellente percorso conduttivo per il passaggio della corrente elettrica, che è stato vantaggioso per il miglioramento della conduttività elettrica. Inoltre, hanno anche ottenuto una regolazione controllabile delle proprietà meccaniche ed elettriche del B₄ C–TiB₂ ceramica mediante l'accoppiamento ottimale delle dimensioni delle particelle delle polveri delle materie prime.

Il team ha pubblicato la recensione sul Journal of Advanced Ceramics il 25 aprile 2024.

"In questo lavoro, abbiamo preparato B₄ altamente elettroconduttivo C–TiB₂ ceramica attraverso un metodo in due fasi basato sulla nuova strategia di crescita selettiva dei grani della matrice. Durante l'avanzamento della sinterizzazione, piccolo B₄ I grani di C sono stati completamente consumati, lasciando piccoli TiB₂ grani attorno a B₄ Grani di C per formare il TiB₂ interconnesso tridimensionale interconnesso rete.

"Di conseguenza, si sono formati più canali conduttivi, migliorando così la conduttività elettrica dei compositi", ha affermato il dottor Ran, l'autore corrispondente dell'articolo, professore presso la Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l'Università di Tecnologia di Anhui.

B₄ C–15% in volume TiB₂ ceramica composita preparata da 10,29 µm B₄ Le polveri di C e TiC da 0,05 µm hanno mostrato una perfetta rete conduttiva interconnessa tridimensionale con una conduttività elettrica massima di 4,25×10 ⁴ S/m, insieme a eccellenti proprietà meccaniche tra cui resistenza alla flessione, durezza Vickers e resistenza alla frattura di 691±58 MPa, 30,30±0,61 GPa e 5,75±0,32 MPa·m ^1/2 , rispettivamente, mentre il composito ottenuto da 3,12 µm B₄ Le polveri C e TiC da 0,8 µm avevano le migliori proprietà meccaniche tra cui resistenza alla flessione, durezza Vickers e resistenza alla frattura di 827±35 MPa, 32,01±0,51 GPa e 6,45±0,22 MPa·m ^1/2 , insieme ad una discreta conduttività elettrica di 0,65×10 ⁴ S/m.

"Il metodo proposto in questo documento può preparare ceramiche altamente elettroconduttive a basso contenuto di fase conduttiva, il che riduce notevolmente i costi di produzione e fornisce anche una nuova strategia per la regolazione della microstruttura e delle proprietà delle ceramiche composite", ha affermato il dott. Ran.

Il passo successivo è ristrutturare la rete tridimensionale e costruire una rete conduttiva più perfetta introducendo particelle ceramiche, baffi, fibre, ecc. Inoltre, l'effetto delle molteplici fasi conduttive sulla microstruttura, sulle proprietà elettriche e sulle proprietà meccaniche del le ceramiche composite devono essere studiate in dettaglio per rivelare il meccanismo conduttivo.

Altri contributori includono Jun Zhao, Xingshuo Zhang, Zongning Ma, Dong Wang e Xing Jin dell'Anhui University of Technology di Maanshan, Cina; e l'Università Chaohu di Hefei, Cina.