氧化镁陶瓷是下一代电子器件中高导热性能的理想候选材料。然而，氧化镁极高的烧结温度和吸湿性差限制了其实质应用。本研究使用放电等离子烧结(SPS)技术，结合多尺度微/纳米氧化镁粉末和TiO₂/Nb₂O₅添加剂，成功制备了高密度氧化镁陶瓷。
氧化镁陶瓷是下一代电子器件中高导热性能的理想候选材料。然而，氧化镁极高的烧结温度和吸湿性差限制了其实质应用。
本研究使用放电等离子烧结(SPS)技术，结合多尺度微/纳米氧化镁粉末和TiO₂/Nb₂O₅添加剂，成功制备了高密度氧化镁陶瓷。
值得注意的是， 5 wt %的纳米氧化镁与添加剂的结合，致使陶瓷在1200 °C下即可致密化，且导热系数超越41 W/m·K，证明了低温加工的可行性。
最后，使用优化后的组分，SPS烧结工艺达成了接近完全致密化和60 W/m·K的导热系数，凸显了多尺度混合、添加剂和施加重压之间的协同效应，并因为晶界连通性和热传输的改变，推进了下一代氧化镁热管理材料的进步。
这项工作为在低温下经济高效地制造高导电性MgO陶瓷提供了新的实作用与功效径。
研究闪光点
•在微米级MgO中添加纳米级MgO可提升致密度和导热性。
•添加纳米级氧化镁和烧结添加剂后，即便在 1200 °C 下，导热系数也达到了 41 W/m·K。
•重压辅助烧结最大限度地降低了残余孔隙，获得近乎全致密的材料和 60 W/m·K 的导热率。
该研究以题为“Enhanced thermal conductivity and sinterability of magnesia via nano|powder addition: Control of pore formation and densification”发表在《Journal of the European Ceramic Society》
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