Micrografias eletrônicas de varredura mostrando (da esquerda para a direita) as partículas brutas de Ti, as partículas de Ti achatadas após a moagem, e o Al sinterizado final 2 O 3 Composto condutor -TiN. Crédito:W. Zhai et al
Ao refinar sistematicamente as técnicas de processamento padrão, Os pesquisadores do A * STAR desenvolveram um método de baixo custo para a fabricação de um composto cerâmico de óxido de alumínio eletricamente condutor - um material resistente usado em muitas aplicações industriais.
Óxido de alumínio (Al 2 O 3 ) é uma das matérias-primas mais utilizadas. Ele pode suportar temperaturas de mais de 2, 000 graus Celsius, e sua forma cristalina, conhecido como corindo, é um dos materiais naturais mais duros do mundo, perdendo apenas para o diamante. Também é muito barato, e podem ser produzidos em grandes quantidades, portanto, não é de admirar que tenha encontrado seu caminho em uma infinidade de aplicações industriais, de enchimentos em tintas, protetor solar e cosméticos, para abrasivos, purificação de gás, catálise, filtragem avançada, cerâmicas e materiais compósitos.
O óxido de alumínio é um excelente isolante elétrico. Em alguns aplicativos, Contudo, como catálise e filtração avançada, a capacidade de eletrificar o material pode trazer benefícios significativos. Por exemplo, na filtração de água, o óxido de alumínio é uma grande promessa como uma membrana de filtração de longa duração que supera as membranas de polímero convencionais - mas apenas se a membrana puder ser eletrificada para evitar incrustações.
A mistura de óxido de alumínio com nitreto de titânio condutor (TiN) é conhecida por dar um composto de cerâmica condutor, mas já envolveu técnicas de processamento caras ou complexas. Wei Zhai e colegas do Instituto de Tecnologia de Fabricação de Cingapura agora adaptaram os métodos de processamento industrial padrão para obter um resultado muito mais econômico.
"Desenvolvemos um novo método de processamento para fabricar Al eletricamente condutor 2 O 3 –Compostos TiN combinando moagem de bolas e sinterização reativa, que são métodos típicos para processamento de pó, "explica Wei.
O segredo do seu sucesso foi moer bolas de pó de Al 2 O 3 e Ti, não TiN, e então aquecer (sinterizar) a forma formada sob nitrogênio para dar o compósito condutor final.
"O pó de Ti é muito mais dúctil do que o TiN, que permite que as partículas de pó sejam esticadas no processo de moagem, "diz Wei. Sua equipe descobriu que a forma das partículas de Ti, e não seu tamanho inicial, foi o principal fator que determinou a quantidade de TiN necessária para atingir a condutividade. "Isso reduz a quantidade de Ti necessária para atingir a condutividade elétrica, que previmos teoricamente. "
A equipe foi capaz de produzir um composto condutor com apenas 15 por cento de TiN, e usando as menores partículas de Ti, foi capaz de prevenir a degradação apreciável das propriedades mecânicas desejadas do material.
