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電子科技大學(深圳)高等研究院 新諾手套箱專用熱壓機應用案例
一、 什么是手套箱專用熱壓機?
簡單來說,它是一臺將熱壓成型工藝與惰性氣體保護環境(手套箱)相結合的設備。
熱壓機部分:提供高溫和壓力,用于材料的燒結、鍵合、固化或成型。例如,將粉末壓成致密的固體,或將兩層材料牢固地粘合在一起。
手套箱部分:提供一個高純度、密封的惰性氣體(如氬氣、氮氣)環境,其內部的氧氣和水含量極低(通常可控制在<0.1 ppm)。
核心價值:將這兩個系統集成在一起,是為了處理那些對氧氣和水汽極度敏感的材料。這些材料在空氣中會迅速氧化、水解或變質,從而失去其優良性能。
二、 主要應用領域
這種設備主要用于前沿科技領域的研究和小批量生產:
固態電池研發
制備電解質:硫化物固態電解質對空氣極其敏感,必須在惰性氣氛中完成壓片成型,以測試其離子電導率和機械性能。
組裝電池:將正極材料、固態電解質、負極材料在無氧無水環境下進行熱壓,形成完整的電池芯,避免界面污染。
新材料科學
金屬玻璃(非晶合金):某些成分的非晶合金在加熱成型時若接觸氧氣,會引發晶化,破壞其非晶結構。
鈣鈦礦材料:一些高性能的有機-無機雜化鈣鈦礦對水分敏感,需要在保護氣氛下進行熱處理。
其他對氣氛敏感的無機/有機材料的燒結與成型。
半導體與微電子
對敏感半導體材料進行鍵合或封裝。
特種陶瓷與粉末冶金
燒結一些易氧化的金屬粉末(如某些活性金屬)或特種陶瓷。
三、 關鍵組成部分
一臺完整的手套箱專用熱壓機系統通常包括:
手套箱主體:
提供密封的工作腔體,帶有觀察窗、手套操作口、氣體凈化系統、過渡艙(用于傳遞樣品和工具)。
集成式熱壓機:
加熱系統:通常采用感應加熱或電阻加熱,最高溫度可達600°C、1000°C甚至更高。
加壓系統:采用液壓或伺服電機驅動,提供精確可控的壓力(從幾噸到幾十噸不等)。
模具:用于放置樣品,通常由高強度、耐高溫的材料制成(如硬質合金、高強石墨等)。
控制系統:獨立的或與手套箱系統集成的控制面板/軟件,用于設定和監控溫度、壓力、時間等工藝參數。
安全與輔助系統:
冷卻系統:為熱壓機的工作部件(如液壓站、加熱元件)降溫。
壓力/溫度傳感器:實時反饋數據。
安全互鎖:確保在手套箱門未關好或氣氛不達標時,熱壓機無法啟動,保障設備和操作人員安全。