التلبيد بالبلازما الشرارة (SPS) هي تقنية تلبيد سريع تستخدم تيارًا كهربائيًا نابضًا لتسخين وتكثيف مواد المسحوق. تتضمن العملية ثلاث مراحل رئيسية: التسخين بالبلازما والتلبيد والتبريد. تقدم SPS مزايا كبيرة مقارنة بطرق التلبيد التقليدية، بما في ذلك أوقات معالجة أسرع، ومعدلات تسخين أعلى، والقدرة على إنتاج مواد ذات بنى مجهرية وخصائص متحكم فيها.
تسخين البلازما:
في المرحلة الأولية للتلبيد بالبلازما المجهرية، يؤدي التفريغ الكهربائي بين جزيئات المسحوق إلى تسخين موضعي ولحظي لأسطح الجسيمات حتى عدة آلاف من الدرجات المئوية. ويتشكل هذا التفريغ الدقيق للبلازما بشكل موحد في جميع أنحاء حجم العينة، مما يضمن توزيع الحرارة المتولدة بالتساوي. تتسبب درجات الحرارة العالية في تبخير الشوائب المركزة على سطح الجسيمات، مما يؤدي إلى تنقية الأسطح وتنشيطها. ويؤدي هذا التنقية إلى ذوبان واندماج الطبقات السطحية المنقاة للجسيمات، مما يشكل "أعناقًا" بينها.التلبيد:
تتميز مرحلة التلبيد في SPS بالتطبيق المتزامن لدرجة الحرارة والضغط، مما يؤدي إلى تكثيف عالٍ. على عكس التلبيد التقليدي، الذي قد يستغرق ساعات أو حتى أيام، يمكن أن تستغرق عملية التلبيد في SPS عملية التلبيد في بضع دقائق فقط. ويتحقق ذلك من خلال التسخين الداخلي للعينة باستخدام التيار المستمر النبضي الذي يولد معدلات تسخين عالية. كما أن وقت الاحتفاظ القصير عند درجة حرارة التلبيد (عادةً من 5 إلى 10 دقائق) يقلل من وقت التلبيد الكلي. وتمنع التسخين السريع وأوقات التلبيد القصيرة من التكلس ونمو الحبيبات مما يسمح بإنشاء مواد ذات تركيبات وخصائص فريدة، بما في ذلك المواد دون الميكرون أو النانوية.
التبريد:
بعد مرحلة التلبيد، يتم تبريد المادة. وتساعد دورات التسخين والتبريد السريعة في عملية التلبيد والتبريد المجهرية في SPS في الحفاظ على البنية المجهرية الدقيقة للمادة الملبدة، حيث أن درجات الحرارة المرتفعة تتمركز في المناطق السطحية للجسيمات، مما يمنع نمو الحبيبات داخل الجسيمات.
مزايا SPS:
