实验室压机在 (1-X)Bnt-Xbzt 陶瓷模型中起什么作用？优化多层和薄膜制造

实验室液压和等静压机的作用是基础性的，对于确保 (1-x)BNT-xBZT 陶瓷模型的结构完整性和电气性能至关重要。这些仪器具有两种截然不同但至关重要的功能：固结堆叠层以防止多层结构分层，以及致密化陶瓷粉末以制造用于薄膜沉积的高纯度溅射靶材。

核心要点 施加高而均匀的压力是消除气孔和确保陶瓷制造中紧密层间结合的主要机制。没有这种致密化，多层结构在高温共烧过程中存在分层的风险，从而影响其在高压储能环境中的可靠性。

多层结构层压

对于多层陶瓷结构，例如使用 (1-x)BNT-xBZT 的 MLCC，主要挑战是层与层之间的粘附性。

实验室液压或加热压机将精确的高压施加到堆叠的“生坯”（未烧结）陶瓷层上。这种压力使各层紧密接触，确保它们结合成一个单一的、内聚的单元。

多层陶瓷的结构失效通常发生在高温共烧阶段。

如果初始层压压力不足或不均匀，空气会滞留在层与层之间。这些空隙在烧制过程中膨胀，导致层分离（分层），从而使器件无法用于储能。

除了粘附性，压机还负责减少陶瓷材料本身内部的孔隙体积。

通过压缩生坯，压机最大限度地减少了孔隙。无孔的微观结构对于在高压应用中保持高介电击穿强度至关重要。

虽然薄膜本身通常不进行压制，但用于制造它们的源材料则需要压制。

要通过溅射沉积高质量的 (1-x)BNT-xBZT 薄膜，首先必须制造致密的陶瓷靶材。液压压机将高纯度陶瓷粉末压实成高密度颗粒，用于此目的。

靶材的密度直接影响所得薄膜的质量。

高压压实确保靶材具有致密的内部结构，没有裂缝。这导致在溅射过程中颗粒流动和放电稳定，减少杂质，并确保最终薄膜的成分一致性。

液压压机通常从单个轴（顶部和底部）施加压力。

这种方法非常适合扁平、形状各异的物体，例如硬币状溅射靶材或扁平多层堆叠。加热液压压机对于粘合复合层特别有效，因为温度有助于固化或粘合过程。

等静压通常通过流体介质从所有方向均匀施加压力。

该技术在实现陶瓷体内部均匀密度、最小化内部应力梯度方面具有优势。它通常用于在烧结前将生坯致密化至理论密度的 50-55%，以确保材料保持其形状和机械性能。

虽然高密度需要高压，但过高的压力可能会在生坯中引起应力裂纹。

操作员必须找到最佳压力范围（陶瓷通常为 60 至 250 MPa）。低于此范围会导致结构多孔、强度低；超过此范围可能会导致微裂纹，这些裂纹会在烧结过程中扩展。

液压压制可实现出色的平整度，这对于电极接触至关重要。

但是，如果模具或冲头未完全对齐，可能会出现密度梯度。这会导致烧结过程中翘曲，从而使后续电气测试的电极应用复杂化。

为了最大限度地提高 (1-x)BNT-xBZT 制造的功效，请根据您的具体制造阶段调整压制技术。

可靠的高压性能始于压制阶段建立的机械完整性。

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Herbert Kobald, Marco Deluca. Enhanced energy storage in relaxor (1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaZryTi1-yO3 thin films by morphotropic phase boundary engineering. DOI: 10.1038/s43246-024-00730-x

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .