固体氧化物燃料电池用陶瓷薄膜中的裂纹形成

固体氧化物燃料电池（SOFCs）的制造涉及多层陶瓷结构的制备，其中约束烧结在许多情况下是关键加工步骤。在烧结结构中常观察到缺陷，但其烧结过程中的形成机制尚不清楚。本工作中，通过丝网印刷制备了多种陶瓷薄膜，并观察到各类缺陷。部分薄膜呈现泥裂缺陷，而其他薄膜则出现分布的大孔隙。泥裂缺陷被发现源于生坯薄膜中存在的细裂纹网络，并在干燥和粘结剂烧除期间形成。控制这些早期阶段对于生产无裂纹薄膜至关重要。为研究缺陷在烧结过程中的演变，利用压痕在生坯薄膜中引入人工裂纹。观察到在约束烧结期间裂纹张开度总是增大。相反，类似的初始裂纹在共烧结期间能够闭合和愈合。