Journal of Advanced Ceramics

Các giàn giáo sinh học hydroxyapatite (HA) đã được chế tạo bằng cách sử dụng công nghệ sản xuất bổ sung dựa trên xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP). Các vấn đề chính liên quan đến các giàn giáo sinh học HA, bao gồm phân tán, chế tạo DLP, thiêu kết, tính chất cơ học và tính tương thích sinh học đã được thảo luận một cách chi tiết. Đầu tiên, tác động của liều lượng chất phân tán, tỷ lệ khối rắn và nhiệt độ thiêu kết đã được nghiên cứu. Liều lượng chất phân tán tối ưu, tỷ lệ khối rắn và nhiệt độ thiêu kết lần lượt là 2 wt%, 50 vol% và 1250 °C. Sau đó, tính chất cơ học và tính tương thích sinh học của các giàn giáo sinh học HA đã được điều tra. Giàn giáo sinh học HA xốp được chuẩn bị bằng DLP được phát hiện có tính chất cơ học và hành vi phân hủy xuất sắc. Từ nghiên cứu này, kỹ thuật DLP cho thấy tiềm năng tốt trong sản xuất các giàn giáo sinh học HA.

Công nghệ in 3 chiều (3D) đang trở thành một phương pháp triển vọng để chế tạo các loại gốm sứ phức tạp nhờ vào thiết kế ngẫu nhiên và sự kết hợp vô hạn của các vật liệu. Mật độ không đủ là một trong những vấn đề chính với gốm in 3D, nhưng các mô tả tập trung về cách tạo ra gốm đặc vẫn còn hiếm. Bài tổng quan này cụ thể giới thiệu nguyên lý của bốn công nghệ in 3D và chú trọng vào các thông số của từng công nghệ ảnh hưởng đến quá trình làm đặc gốm in 3D, chẳng hạn như hiệu suất của nguyên liệu thô và sự tương tác giữa năng lượng và vật liệu. Các thách thức về kỹ thuật và các gợi ý về cách để đạt được mật độ gốm cao hơn sẽ được trình bày sau đó. Mục tiêu của công trình này là hiểu rõ vai trò của các thông số quan trọng trong quá trình in 3D tiếp theo để chuẩn bị các loại gốm đặc đáp ứng được các ứng dụng thực tiễn.

Chiến lược gốm sứ từ polymer (PDC) cho thấy nhiều lợi thế trong việc chế tạo gốm sứ tiên tiến. Các polymer gốc organosilicon hỗ trợ quá trình định hình và các loại gốm sứ gốc silicon khác nhau với các thành phần có thể điều chỉnh có thể được chế tạo bằng cách sửa đổi polymer gốc organosilicon hoặc thêm phụ gia. Đáng chú ý, gốm silicat cũng có thể được chế tạo từ polymer gốc organosilicon bằng cách giới thiệu các phụ gia hoạt động, có thể phản ứng với silica được tạo ra trong quá trình nhiệt phân. Gốm sứ gốc polymer organosilicon thể hiện nhiều tính chất độc đáo, đã thu hút sự chú ý trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Bài tổng quan này tóm tắt các polymer gốc organosilicon điển hình và quy trình chế biến polymer gốc organosilicon để chế tạo gốm sứ gốc silicon, đặc biệt nhấn mạnh công nghệ in 3D (3D) cho quá trình định hình gốm sứ gốc polymer organosilicon, mở ra khả năng chế tạo gốm gốc silicon với cấu trúc phức tạp. Quan trọng hơn, các nghiên cứu gần đây về việc chế tạo các gốm sứ không oxit và silicat điển hình từ polymer gốc organosilicon và các ứng dụng sinh y học của chúng cũng sẽ được làm nổi bật.

Cầu nối giữa nhu cầu ngày càng tăng về các hệ thống điện và điện tử có mật độ công suất cao đã thúc đẩy sự phát triển của các tụ điện lưu trữ năng lượng với các đặc tính như mật độ năng lượng cao, mật độ điện dung cao, điện áp và tần số cao, trọng lượng nhẹ, khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao và thân thiện với môi trường. So với các tụ điện điện phân và tụ điện phim, tụ điện gốm multilayer lưu trữ năng lượng (MLCCs) nổi bật với điện trở tương đương dãy cực kỳ thấp và độ tự cảm tương đương dãy, khả năng xử lý dòng điện cao và độ ổn định ở nhiệt độ cao. Những đặc tính này rất quan trọng cho các ứng dụng bao gồm các bán dẫn băng tần rộng thế hệ thứ ba chuyển mạch nhanh trong xe điện, trạm gốc 5G, sản xuất năng lượng sạch và lưới điện thông minh. Đã có nhiều báo cáo về các giải pháp lưu trữ năng lượng MLCC tiên tiến. Tuy nhiên, các tụ điện không chì thường có mật độ năng lượng thấp, và các tụ điện mật độ năng lượng cao thường chứa chì, điều này trở thành vấn đề chính ngăn cản ứng dụng rộng rãi của chúng. Trong bài đánh giá này, chúng tôi trình bày các quan điểm và thách thức đối với MLCC lưu trữ năng lượng không chì. Đầu tiên, cơ chế lưu trữ năng lượng và đặc trưng của thiết bị được giới thiệu; sau đó, các gốm dieletric cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng với các khía cạnh về thành phần và tối ưu hóa cấu trúc được tóm tắt. Tiến trình về MLCC lưu trữ năng lượng tiên tiến được thảo luận sau khi làm rõ quy trình chế tạo và thiết kế cấu trúc của điện cực. Các ứng dụng mới nổi của MLCC lưu trữ năng lượng được thảo luận từ góc độ lý thuyết và công nghệ về các nguồn năng lượng xung tiên tiến và các bộ đổi nguồn công suất mật độ cao. Cuối cùng, các thách thức và triển vọng tương lai cho việc công nghiệp hóa các MLCC lưu trữ năng lượng không chì ở quy mô phòng thí nghiệm được thảo luận.

Xem xét sự xuất hiện của các vấn đề nhiễu điện từ nghiêm trọng, việc phát triển các vật liệu hấp thụ sóng điện từ (EM) với tổn thất điện môi và từ hóa cao và phù hợp với độ trở kháng tối ưu là rất quan trọng. Tuy nhiên, việc hiện thực hóa sự tổn thất đồng bộ của điện môi và từ hóa trong một vật liệu pha đơn vẫn là một thách thức. Trong nghiên cứu này, các bột hexaboride đất hiếm (REB₆) entropy cao (HE) với sự kết hợp của tổn thất điện môi và từ hóa đã được thiết kế và tổng hợp thành công thông qua phương pháp khử boron carbide một bước. Ảnh hưởng của các pha trung gian borat entropy cao đến tính chất hấp thụ sóng EM được nghiên cứu. Năm loại gốm HE REB₆ bao gồm (Ce_0.2Y_0.2Sm_0.2Er_0.2Yb_0.2)B₆, (Ce_0.2Eu_0.2Sm_0.2Er_0.2Yb_0.2)B₆, (Ce_0.2Y_0.2Eu_0.2Er_0.2Yb_0.2)B₆, (Ce_0.2Y_0.2Sm_0.2Eu_0.2Yb_0.2)B₆, và (Nd_0.2Y_0.2Sm_0.2Eu_0.2Yb_0.2)B₆ có cấu trúc tinh thể lập phương kiểu CsCl, và mật độ lý thuyết của chúng dao động từ 4.84 đến 5.25 g/cm³. Bột (Ce_0.2Y_0.2Sm_0.2Er_0.2Yb_0.2)B₆, có kích thước hạt trung bình là 1.86 µm, được tìm thấy có tính chất hấp thụ sóng EM tốt nhất trong số các hexaboride này. Giá trị RL_min của (Ce_0.2Y_0.2Sm_0.2Er_0.2Yb_0.2)B₆ đạt −33.4 dB ở 11.5 GHz với độ dày 2 mm; trong khi đó, băng thông hấp thụ hiệu quả tối ưu (E_AB) là 3.9 GHz từ 13.6 đến 17.5 GHz với độ dày 1.5 mm. Việc giới thiệu HE REBO₃ (RE = Ce, Y, Sm, Eu, Er, Yb) như pha trung gian sẽ dẫn đến sai lệch độ trở kháng, từ đó dẫn đến sự giảm tổn thất phản xạ. Đặc biệt, HEREB₆/HEREBO₃ vẫn giữ được băng thông hấp thụ hiệu quả rộng 4.1 GHz với độ dày tương đối thấp là 1.7 mm. Xét về độ ổn định tốt hơn, mật độ thấp và tính chất hấp thụ sóng EM tốt, gốm HE REB₆ hứa hẹn trở thành một loại vật liệu hấp thụ sóng EM mới.