Onderzoekers van Penn State hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor sinteren, een veelgebruikt productieproces voor poedervormige materialen. Met veel minder tijd en energie dan de standaardaanpak, de nieuwe methode zou wereldwijde gevolgen kunnen hebben voor de productie en energiebesparingen en de weg vrijmaken voor nieuwe ontdekkingen.

Koud sinteren, een proces bedacht door een team onder leiding van Clive Randall, hoogleraar materiaalkunde en techniek en directeur van Penn State's Materials Research Institute, is een nieuwe kijk op sinteren, een proces waarbij poedervormige materialen worden verdicht - gecomprimeerd - met behulp van warmte en druk. Sinteren wordt gebruikt om veel materialen te vervaardigen, waaronder glas, metalen, bakstenen en kunststoffen.

Randall's aanpak gebruikt vloeistof om het sinterproces te voltooien op tijden en temperaturen die een fractie zijn van de huidige methoden. Omdat het proces in minuten in plaats van uren wordt voltooid, tijd- en energiebesparingen kunnen leiden tot enorme productiviteits- en kostenwinsten voor de productiesector en kunnen leiden tot veel minder uitstoot van broeikasgassen door de productie.

"Wat we doen, is een vloeistof gebruiken in een oplossingsproces. Het werkt dan door een verdampingsproces, " zei hij. "Dat is al eerder gedaan, maar meestal met fasen die niet van voorbijgaande aard zijn. Wat echt belangrijk is aan dit proces is dat deze vloeistof er is en dan is het weg, en in het proces van daar zijn en weg zijn, legt het alle uitwisselings- en diffusie- en groeiprocessen vast die je nodig hebt om het sinteren aan te drijven."

Omdat traditioneel sinteren gedurende vele uren plaatsvindt bij temperaturen rond de 1, 000 graden Celsius, en koud sinteren vindt plaats bij temperaturen van kamertemperatuur tot 200 graden Celsius, het proces heeft de deur geopend voor nieuwe productiematerialen die de hogere temperaturen van traditioneel sinteren niet aankunnen.

"De mogelijkheid om nieuwe materialen in dat hele proces op te nemen en nieuwe soorten functionaliteit te maken en dan eindelijk een systeem te hebben waar het in 20 minuten in principe verdicht is, betekent dat je doorvoer en je productieopbrengsten enorm kunnen stijgen, "Zei Randall. "Dit is geweldig voor productie, het is geweldig voor energiebesparing, het is geweldig voor het milieu en het maakt nu nieuwe intellectuele inspanningen mogelijk bij het maken van materialen."