La sinterizzazione al plasma di scintille (SPS) è una tecnica che utilizza la pressione per facilitare il processo di sinterizzazione.
La pressione utilizzata nell'SPS può variare, ma in genere si opera ad altissima pressione, fino a 8 GPa (gigapascal).
Questa pressione elevata favorisce una nuova disposizione dei grani, riducendo la diffusione durante il processo di sinterizzazione.
Inoltre, aumenta la densità del materiale ed elimina la porosità.
Di conseguenza, la temperatura e la durata della sinterizzazione si riducono.
L'SPS è una tecnica relativamente nuova che offre diversi vantaggi rispetto ai metodi di sinterizzazione tradizionali.
Sono sufficienti pochi minuti per completare il processo di sinterizzazione, rispetto alle ore o addirittura ai giorni necessari per la sinterizzazione tradizionale.
Questa elevata velocità di sinterizzazione è possibile grazie agli alti tassi di riscaldamento che possono essere facilmente raggiunti attraverso il riscaldamento interno del campione.
Le velocità di riscaldamento in SPS possono superare i 300°C/min, consentendo di raggiungere rapidamente la temperatura desiderata.
Nella SPS, l'applicazione simultanea di temperatura e pressione porta a un'elevata densificazione.
Si ottiene così un compatto denso a temperature di sinterizzazione inferiori di 200-250°C rispetto alla sinterizzazione convenzionale.
L'SPS consente inoltre di sinterizzare polveri di dimensioni nanometriche senza una notevole crescita dei grani.
Ciò la rende adatta alla preparazione di ceramiche nano-strutturate o nano-compositi con eccellenti proprietà meccaniche.
La pressione per la SPS viene applicata attraverso una pressione monoassiale e una corrente pulsata ad alta intensità e bassa tensione.
La corrente continua pulsata attraversa la polvere e genera una scarica di plasma tra le particelle, provocando un rapido riscaldamento e la sinterizzazione.
Il processo SPS avviene in genere in un ambiente sotto vuoto o in atmosfera controllata per evitare l'ossidazione e garantire la purezza.
In generale, il processo SPS offre una velocità di sinterizzazione più elevata, un controllo preciso della temperatura e della pressione e la possibilità di fabbricare materiali con microstrutture e proprietà uniche.
È comunemente utilizzato nelle scienze dei materiali, nelle nanotecnologie e nell'ingegneria per la fabbricazione di materiali ceramici, metallici e compositi.
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