这个工艺称为冷烧结,能在室温下进行,简单得惊人。采用极细粉状的碳酸钙,与水混合,放置在一个模具中,然后借助液压机对混合物施压,压实成为固体。ETH研究人员使用的是碳酸钙的纳米颗粒,经过短短的1小时,陶瓷的冷烧结就完成了。
“这个制造过程其实类似于沉积岩(如石灰石)在自然界形成的地质过程,” 博士后弗洛里安·布维尔说。“沉积岩是由沉积物形成的,沉积物被上方矿床压了数百万年。周围的水帮助把碳酸钙沉淀物变成石灰石。”
团队称,得到的产品硬如石头或混凝土,破碎前能承受的压力约为混凝土的10倍。ETH的安德里·斯图达特教授说,“我们的工作首次提供了证据:一件陶瓷制品能在这么短的时间、相对较低的压力下、在室温中制成。”
陶瓷冷烧结的优点明显,生产过程所需的能量比烧窑来得少;容易与塑料粉末等其他材料混合,制造复合材料。
而更大的好处是:这项技术有利于碳中和。具体说来,碳酸盐的纳米粒子可以利用从大气或火力发电站废气中捕获的二氧化碳来生产。让捕获的二氧化碳与适当的岩石粉末反应,产生碳酸盐,然后用于在室温下的陶瓷制造。久而久之,破坏气候的二氧化碳被永久储存在陶瓷产品中。这将帮助热电站在碳中性的基础上运行。
那么,不久我们就能用上“压出来而不是烧出来”的浴室瓷砖、泡菜瓮吗?恐怕不行,还得等等呢。现在的样品是用传统工业液压机试制的,只有1枚一法郎硬币的大小(如图,ETH)。布维尔说,“做块瓷砖理论上是可行的,但更大的物件就需要相应更高的压力。”
凌启渝