Les chercheurs de Penn State ont développé une nouvelle méthode de frittage, un procédé de fabrication largement utilisé pour les matériaux en poudre. En utilisant beaucoup moins de temps et d'énergie que l'approche standard, la nouvelle méthode pourrait avoir des implications mondiales sur la fabrication et les économies d'énergie et ouvrir la voie à de nouvelles découvertes.
Frittage à froid, un processus conçu par une équipe dirigée par Clive Randall, professeur de science et d'ingénierie des matériaux et directeur du Penn State's Materials Research Institute, est une nouvelle approche du frittage, un processus par lequel les matériaux sous forme de poudre sont densifiés - comprimés - en utilisant la chaleur et la pression. Le frittage est utilisé pour fabriquer de nombreux matériaux dont le verre, métaux, briques et plastiques.
L'approche de Randall utilise un liquide pour terminer le processus de frittage à des temps et à des températures qui ne sont qu'une fraction des méthodes actuelles. Parce que le processus est terminé en quelques minutes au lieu d'heures, les économies de temps et d'énergie pourraient entraîner d'énormes gains de productivité et de coûts pour le secteur manufacturier et pourraient entraîner une réduction des émissions de gaz à effet de serre provenant de la fabrication.
"Ce que nous faisons, c'est utiliser un liquide dans un processus de dissolution. Cela fonctionne ensuite par un processus d'évaporation, " dit-il. " Cela a déjà été fait, mais généralement avec des phases qui ne sont pas transitoires. Ce qui est vraiment important dans ce processus, c'est que ce liquide est là et puis il est parti, et dans le processus d'être là et parti, il capture tous les processus d'échange, de diffusion et de croissance dont vous avez besoin pour conduire le frittage. »
Parce que le frittage traditionnel se déroule sur de nombreuses heures à des températures d'environ 1, 000 degrés Celsius, et le frittage à froid a lieu à des températures allant de la température ambiante à 200 degrés Celsius, le processus a ouvert la porte à de nouveaux matériaux de fabrication qui ne peuvent pas supporter les températures plus élevées du frittage traditionnel.
« La possibilité d'incorporer de nouveaux matériaux dans l'ensemble du processus et de créer de nouveaux types de fonctionnalités, puis d'avoir enfin un système où il est essentiellement densifié en 20 minutes signifie que votre débit et vos rendements de fabrication pourraient augmenter énormément, " a déclaré Randall. " C'est génial pour la fabrication, c'est super pour les économies d'énergie, c'est excellent pour l'environnement et cela permet maintenant de nouveaux efforts intellectuels dans la fabrication de matériaux."
