通过分散稳定性和表面润湿性调控制备高球形度YSZ超颗粒：喷雾干燥法制备高密度陶瓷微球及其力学性能增强

《Powder Technology》：Fabrication of YSZ supraparticles by spray-drying: Enhanced the sphericity and particle packing through controlled dispersion stabilization and surface wettability

本文系统研究了通过喷雾干燥技术制备高球形度YSZ（氧化钇稳定氧化锆）超颗粒的创新方法。作者采用丙酸（PA）进行表面改性，通过调控颗粒-溶剂相互作用显著提升了浆料稳定性，成功制备出球形度达99%的超颗粒，经1350°C烧结后获得相对密度99.8%、硬度（H）19±0.77 GPa、弹性模量（E）157±4.21 GPa的高性能陶瓷微球。该研究为结构陶瓷材料（如研磨介质）的规模化生产提供了重要技术路径。

　　

亮点

材料

3 mol% 氧化钇稳定氧化锆（YSZ）粉末购自圣戈班公司，柠檬酸二铵（DAC）购自韩国三淳化学，丙酸（PA）购自韩国大正化学，氧化铝（Al₂O₃）粉末购自韩国Avention有限公司，实验用水为自制蒸馏水。所有材料均未经额外处理或纯化直接使用。

浆料制备

根据预实验确定，采用含78 wt% YSZ固体粉末和0.5 wt%柠檬酸二铵（DAC）的浆料配方...

表面改性剂在颗粒表面的附着及其对YSZ颗粒表面润湿性的影响研究

通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析了DAC和PA与YSZ颗粒的相互作用。图1展示了未改性与表面改性YSZ的红外光谱谱图。在1631 cm^-1处出现的宽强吸收峰及500-850 cm^-1范围内的特征峰，归属于Zr-O键的振动特征...

结论

本研究通过喷雾干燥技术成功制备出高球形度YSZ超颗粒，经烧结后获得具有优异机械性能的微球。表面改性通过丙酸（PA）有效提升了颗粒扩散能力（D）和外壳渗透性（k），PA在YSZ表面的化学吸附形成致密保护层，为实现高性能结构陶瓷材料提供了新策略。