Os filmes cerâmicos são amplamente utilizados em baterias sólidas, dispositivos de conversão de energia e sistemas eletrônicos. No entanto, sua fabricação geralmente requer sinterização a altas temperaturas, o que pode causar a volatilização de elementos, segregação composicional e reações interfaciais indesejáveis.

Para superar esse desafio, um grupo de pesquisa liderado pelos professores Yang Weishen e Zhu Xuefeng, da Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) da Chinese Academy of Sciences (CAS), desenvolveu uma estratégia de crescimento em fase líquida (LPG) que densifica filmes cerâmicos a temperaturas substancialmente mais baixas.

Tecnologia

A equipe usou yttrium-doped barium zirconate (BZY), um cerâmico condutor de prótons com ponto de fusão de cerca de 2.700°C, como material modelo. Um meio de crescimento líquido de carbonato de molibdênio serviu como meio de crescimento, e uma camada de sementes foi introduzida para guiar a nucleação e o crescimento cristalino. O método resultou em filmes de eletrólito BZY densos de cerca de 10 μm de espessura a 800°C sob pressão ambiente, com composição uniforme, formação mínima de fases secundárias e interdifusão limitada de elementos na interface.

Aplicações

Através de caracterização in situ, os pesquisadores acompanharam o processo de crescimento, desde a formação de carbonato líquido e dissolução de precursor até a nucleação e crescimento cristalino. Testes de célula de combustível confirmaram o desempenho eletroquímico favorável dos filmes, e os pesquisadores demonstraram que a estratégia pode ser aplicada à fabricação em grande área, substratos metálicos e outros materiais cerâmicos, indicando seu potencial para a fabricação cerâmica a baixa temperatura em diversos sistemas.