Por mucho tiempo, la producción de revestimientos cerámicos solo ha sido posible mediante técnicas de sinterización realizadas a más de 1, 000 grados centígrados. Sin embargo, un nuevo método de pulverización, Deposición de aerosol en polvo (PAD), permite su producción a temperatura ambiente normal. Por tanto, es muy atractivo para aplicaciones industriales. Científicos de ingeniería de la Universidad de Bayreuth bajo la dirección del Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos está trabajando en la vanguardia del desarrollo continuo de esta tecnología. En el diario de " Materiales avanzados ", presentan sus ventajas y muestran cómo se pueden optimizar las propiedades funcionales de las películas cerámicas con respecto a aplicaciones de alta tecnología.

Con PAD, Las películas cerámicas densas se pueden aplicar a muy diferentes tipos de materiales, como el acero, vidrio, silicio, o incluso de plástico. Lograr esto, un polvo cerámico seco se convierte primero en un aerosol, es decir, una mezcla de gas y partículas sólidas, con la ayuda de un gas portador. Luego, el aerosol se transporta a una cámara de vacío, y se acelera a varios 100 metros por segundo a través de una boquilla y se dirige sobre el material a recubrir. En impacto, las diminutas partículas de cerámica se fracturan. Los fragmentos resultantes, solo unos pocos nanómetros de tamaño, característica fresca, superficies activas. Se forman muy adheridos, Recubrimientos densos con un espesor de entre 1 y 100 micrómetros.

"Gracias a su densa microestructura, los revestimientos ya presentan excelentes propiedades mecánicas incluso directamente después de la deposición. Son extraordinariamente duros y tienen buena resistencia química, "explica el Dr.-Ing. Jörg Exner, primer autor del estudio, quien fue una fuerza impulsora en el trabajo de investigación sobre PAD en la Universidad. Sin embargo, como se vio despues, algunas propiedades funcionales de los recubrimientos, especialmente la conductividad eléctrica, resultó inadecuado sin llevar a cabo más pasos. En su nuevo estudio, sin embargo, los científicos de ingeniería de Bayreuth ahora pueden informar sobre métodos efectivos de optimización.

Las estructuras cristalinas son de crucial importancia en este contexto. El fuerte impacto de las partículas cerámicas sobre los materiales provoca defectos estructurales en los fragmentos resultantes. Esto no solo afecta la conductividad eléctrica, pero también otras propiedades funcionales. "Mediante un postratamiento térmico, o el llamado templado, estos defectos pueden eliminarse casi por completo. Hemos podido demostrar que las temperaturas requeridas son generalmente mucho más bajas que para la sinterización convencional. Evitar estas temperaturas extremadamente altas es lo que hace que PAD sea tan atractivo. Por lo tanto, sigue siendo cierto:esta tecnología ofrece un potencial industrial muy alto, especialmente donde se requieren revestimientos cerámicos de alta calidad, "Exner concluye.

El tipo de materiales cerámicos que se procesan depende de las aplicaciones tecnológicas previstas:las cerámicas dieléctricas son adecuadas para condensadores, Se prefieren las cerámicas funcionales eléctricamente conductoras para los sensores, y el óxido de circonio estabilizado con itrio se utiliza en pilas de combustible de alta temperatura. Incluso las baterías de iones de litio se pueden producir de esta manera.

El conocimiento científico de las estructuras de la película cerámica y de sus propiedades funcionales. obtenido en la Universidad de Bayreuth, contribuirá significativamente al objetivo de integrar componentes revestidos de alta calidad en sistemas complejos de forma sostenible. Nuevas tecnologías, por ejemplo, en los campos del almacenamiento y la conversión de energía, o con el propósito de monitoreo ambiental, por lo tanto, pueden beneficiarse considerablemente de las aplicaciones de deposición de aerosoles en polvo.