水泥、砖块、浴室瓷砖和瓷器的制造通常需要大量的热量:窑用来在超过1000摄氏度的温度下烧制陶瓷材料。现在，来自苏黎世联邦理工学院的材料科学家开发出了一种乍一看似乎是在室温下工作的极其简单的制造方法。科学家们使用碳酸钙纳米粉末作为初始材料，他们没有点火，而是加入少量水，然后将其压实。
这是冷烧结碳酸钙样品(样品直径:2厘米)。图片:苏黎世ETH / Peter Rüegg
“制造过程基于岩层地质过程，”弗洛里安·布尔维尔（AndréStudart）集团博览会弗洛里亚·布尔维尔解释说，复杂材料教授。沉积岩由沉积物形成，通过覆盖沉积物施加的压力压缩超过数百万。在周围水的帮助下，该方法将碳酸钙沉积物变成石灰岩。由于研究人员使用具有极细粒尺寸（纳米粒子）作为原料的碳酸钙，因此它们的压实过程仅服用了一小时。“我们的作品是第一个证据表明，可以在花室温下在如此短的时间内和相对低的压力下制造一块陶瓷材料，”Eth教授Studart说。
比混凝土更强烈
随着测试所示，新材料可以承受大约十倍的力，因为它在破裂之前与混凝土一样多，并且与石头或混凝土一样僵硬。换句话说，它同样难以变形。
到目前为止，科学家使用常规液压机等诸如行业中通常用于工业中使用的液压机的围绕一帧件尺寸的材料样本。“挑战是为压实过程产生足够高的压力。较大的工件需要相应更大的力量，“布维尔说。根据科学家的说法，陶瓷件小浴室瓦片的大小应该是可行的。
节能和环境良性
“很长一段时间以来，材料科学家一直在寻找一种在温和条件下生产陶瓷材料的方法，因为烧制过程需要大量的能量，”Studart说。这种在室温下使用的新方法——专家们称之为冷烧结——能源效率更高，还能生产含有塑料等复合材料。
展望未来二氧化碳中和的社会，这项技术也值得关注。具体来说，碳酸盐纳米颗粒可以用从大气中捕获的二氧化碳或从热电站的废气中捕获的二氧化碳来生产。在这种情况下，捕获的二氧化碳与合适的粉末岩石反应生成碳酸盐，然后在室温下用于制造陶瓷。因此，破坏气候的二氧化碳将长期储存在陶瓷产品中。这将构成一个二氧化碳汇，并有助于火电站在碳中和的基础上运行。
据科学家介绍，长期以来，冷烧结的新方法甚至可能导致基于水泥材料更加环保的替代品。然而，需要巨大的研究努力来实现这一目标。水泥生产不仅是能量密集的，而且还产生大量的二氧化碳 - 与潜在的冷烧蚀替代材料不同。
参考:Bouville F，Studart Ar：在室温下用水制成的地质上灵感强大的陶瓷。自然通讯，2017年2月28日，Doi：10.1038 / ncomms14655
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