(Superior esquerdo) Esta é uma estrutura de IA dispersa por Ti 2 O 3 compósitos (Inferior esquerdo) Dependência do conteúdo de Ti da rugosidade da fratura e resistividade elétrica (Meio) Nanoestrutura da superfície de AI 2 O 3 compósitos produzidos por meio de tratamentos químicos e térmicos (direita) Descoloridos pela atividade fotocatalítica de IA 2 O 3 compósitos após tratamentos químicos e térmicos. Crédito:Universidade de Osaka
Pesquisadores da Universidade de Osaka produziram compósitos consistindo de alumina (AI 2 O 3 ) cerâmica e titânio (Ti), ou seja, IA 2 O 3 / Compostos de Ti. Eles projetaram uma estrutura de percolação para formar uma via de condução contínua, dispersando partículas de Ti de tamanho fino em um AI 2 O 3 matriz, otimizar o tamanho das partículas de pó de Ti metálico e processos de sinterização. Eles melhoraram a resistência à fratura e a condutividade elétrica da IA 2 O 3 / Compósitos de Ti ao mesmo tempo que lhes confere capacidade fotocatalítica por meio de tratamento químico e / ou térmico. (Figura 1)
Vários tipos de compósitos metalo-cerâmicos foram pesquisados e desenvolvidos, mas sua combinação e belas estruturas eram limitadas. Em particular, a combinação de cerâmicas como alumina usada como matrizes e titânio, um metal biocompatível, tem o problema de que a estrutura dos compósitos não é uniforme devido à alta reatividade do titânio (ocorre a oxidação e são produzidos compostos químicos) e ao grande tamanho de partícula do pó de Ti disponível comercialmente (várias dezenas de micrômetros). Assim, era difícil produzir compósitos que tivessem vantagens tanto da cerâmica quanto do metal:isto é, compósitos nos quais o pó de Ti metálico é homogeneamente disperso na matriz e possui excelentes propriedades mecânicas.
O grupo preparou hidreto de titânio moído a bola (TiH 2 ) pó fino misturado com pó de alumina, produzindo IA 2 O 3 / Compósitos de Ti usando um método baseado na decomposição in situ de TiH 2 para Ti e sinterização simultânea com Al 2 IO 3 , qual processo inibiu AI 2 O 3 dissolução em Ti por difusão por meio de reação interfacial entre AI 2 O 3 e Ti durante a sinterização. Como resultado, eles minimizaram a reatividade de Ti e AI 2 O 3 para dispersar Ti significativamente mais fino e homogêneo (em comparação com aqueles produzidos com métodos convencionais) em IA 2 O 3 , realizar compósitos com uma estrutura de percolação controlando o conteúdo de Ti adicionado.
Desta maneira, o grupo melhorou a resistência à fratura de IA inerentemente frágil 2 O 3 por meio da dispersão de partículas finas de Ti em AI 2 O 3 e, devido à percolação de partículas metálicas de Ti, contribuindo com condutividade elétrica para isoladores cerâmicos AI 2 O 3 . Eles também demonstraram que a IA 2 O 3 cerâmicas podem ser usinadas por usinagem de descarga elétrica como metais. (Usualmente, cerâmicas não são eletricamente condutoras.) Além disso, eles formaram uma camada de titânia estruturada em nanoporos ou nanobastões na superfície do compósito, oxidando seletivamente o Ti por meio de tratamento com NaOH e / ou tratamento térmico. Através disso, eles demonstraram que a capacidade fotocatalítica de decompor substâncias orgânicas também poderia ser fornecida simultaneamente à IA 2 O 3 / Compostos de Ti.
O líder do grupo Tohru Sekino disse:"AI 2 O 3 / Compósitos de Ti serão usados como compósitos de matriz cerâmica que têm excelentes propriedades mecânicas e podem ser usinados por usinagem por descarga elétrica. Eles também serão usados para produtos industriais e biomateriais como novos compostos multifuncionais que têm uma camada superficial ativa com propriedades antibacterianas e capacidade fotocatalítica para decompor os poluentes. "
