Ceramic Synthesis

Our  expertise  and  capabilities  in  synthesizing  ceramics  are  based  onchemical  solution techniques. Chemical solution or sol-gel approaches have beendeveloped to fabricate powders, films, and porous bodies. Materials of interest range from silica to complex, multicomponent electronic   ceramics.   The   complexity   inherent   in   fabricating   materials   with   structured nanoporosity or complex chemistries requires a fundamental understanding of these chemical solution approaches. Fabrication of unique precursors for complex oxides is being done with novel metal alkoxide chemistry to produce powders and thin-film materials with carefully controlled properties. Our ability to synthesize materials with complex structures, chemistries, or both, is at the heart of numerous research and development efforts at Sandia.

Ceramic Processing

Sandia’s fabrication of ceramic components and devices is based on a strong ceramic-processing capability. We recently have demonstrated the ability to characterize and model the powder- compaction process in detail, and to address and control density gradients in powder compacts that  cause  shape  distortion  and  differential  shrinkage.  Proprietary  3D,  finite-element  code packing and compaction models, and process-control tools are now available to improve the production of ceramic components. Sandia has capabilities in the areas of hydrostatic and triaxial compaction testing to characterize materials properties, and x-ray radiography, ultrasound, and computed tomography for density characterization. In addition, expertise in slurry processing has enabled the development of direct-fabrication processes. Furthermore, we are developing phenomenological sintering models to enhance both ceramic component design and manufacturing capability.