Cheryl Xu, giáo sư tại NC State, cho biết: "Tương lai của gốm sứ có vẻ tươi sáng khi sự kết hợp giữa khoa học và kỹ thuật sáng tạo tiếp tục phát triển." Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang North Carolina đã công bố một kỹ thuật thiêu kết laser đột phá để tạo ra gốm sứ nhiệt độ siêu cao vào ngày 14 tháng 5 năm 2025.
Phương pháp mới giúp đơn giản hóa đáng kể việc sản xuất gốm sứ như hafnium carbide (HfC), nổi tiếng với khả năng chịu nhiệt vượt trội. Các phương pháp truyền thống đòi hỏi nhiệt độ vượt quá 2.200 độ C, nhưng kỹ thuật laser nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
Quy trình bao gồm hướng một tia laser 120 watt vào tiền chất polymer lỏng trong môi trường được kiểm soát. Điều này chuyển đổi chất lỏng thành vật liệu gốm rắn, thích hợp cho lớp phủ hoặc cấu trúc in 3D. Kỹ thuật thiêu kết laser cũng có tính di động, không giống như thiêu kết truyền thống.
Một ứng dụng quan trọng là tạo ra lớp phủ bảo vệ cho vật liệu composite carbon được sử dụng trong công nghệ siêu thanh. Thiêu kết laser cục bộ giảm thiểu thiệt hại cấu trúc và tăng cường bảo vệ nhiệt. Kỹ thuật này cũng tích hợp với sản xuất đắp lớp, cho phép tạo ra các cấu trúc gốm 3D phức tạp.
Kỹ thuật laser tự hào có hiệu suất chuyển đổi ít nhất 50%, cao hơn đáng kể so với 20-40% của các phương pháp truyền thống. Điều này dẫn đến ít chất thải hơn và một phương pháp sản xuất bền vững hơn. Nhóm nghiên cứu đã sản xuất thành công HfC tinh thể, pha tinh khiết, chứng minh tiềm năng của công nghệ cho môi trường khắc nghiệt.
Các thử nghiệm trên lớp phủ HfC được áp dụng cho vật liệu composite sợi carbon cho thấy độ bám dính mạnh mẽ và độ phủ đồng đều, rất cần thiết cho hệ thống bảo vệ nhiệt. Điều này mở ra cơ hội cho các ứng dụng kỹ thuật nâng cao trong ngành hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp khác. Nghiên cứu, được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Gốm sứ Hoa Kỳ, hy vọng sẽ truyền cảm hứng cho việc áp dụng rộng rãi hơn các kỹ thuật này.