Estudo melhora a plasticidade de corpos verdes cerâmicos de óxido fundido de coagulação espontânea
Crédito:Journal of Advanced Ceramics (2024). DOI:10.26599/JAC.2024.9220879 A fundição por coagulação espontânea (SCC), um novo tipo de processo de formação coloidal, tem atraído atenção significativa desde 2011 devido a várias vantagens de alta densidade aparente e não toxicidade, bem como à capacidade de obter dispersão e coagulação com adições muito baixas ( <1% em peso de copolímeros de isobutileno e anidrido maleico (PIBM).
Outras pesquisas revelaram que os corpos verdes formados por este método são frágeis, e quanto menor o tamanho das partículas de pó utilizadas, mais frágeis são os corpos verdes. Este artigo relata um estudo sobre o aumento da plasticidade de corpos verdes cerâmicos de óxido moldados por CAA.
A equipe publicou seu artigo no Journal of Advanced Ceramics em 21 de maio de 2024.
“O objetivo deste estudo foi empregar plastificantes no sistema de gel PIBM para aumentar a plasticidade de corpos verdes cerâmicos óxidos com diferentes tamanhos de partículas. Os plastificantes solúveis em água, glicerol e polietilenoglicol (PEG), foram selecionados por conterem grupos polares ( -OH) e seções apolares", disseram os autores.
A equipe de pesquisa quantificou a plasticidade dos corpos verdes com diferentes plastificantes e pós de diferentes tamanhos de partículas, analisando a curva tensão-deformação de flexão e a resistência ao impacto, bem como realizando experimentos de perfuração em conjunto com o processamento prático.
"O tamanho das partículas do pó cerâmico desempenhou um papel crítico na determinação da seleção apropriada de plastificantes. Para pós submicrométricos, descobriu-se que o glicerol com baixa adição e cadeias moleculares mais curtas tinha um efeito plastificante mais pronunciado. À medida que o tamanho das partículas diminuía, o PEG com uma cadeia molecular mais longa, maior plasticidade.
"Foi necessário um aumento na quantidade para pós em nanoescala. Os tamanhos de partícula de 0,45 μm, 0,18 μm e 50 nm mostraram uma melhoria na plasticidade com a adição de 1% em peso de glicerol, 1% em peso de PEG e 5% em peso de PEG, respectivamente, o teste de perfuração revelou que quase não houve rachaduras ao redor dos buracos nos corpos verdes com plastificantes", disseram os autores.
Além disso, os autores descobriram que “os plastificantes tiveram pouco efeito nas características de sinterização dos corpos verdes”.
Em relação ao mecanismo de plasticidade, os autores explicaram:“A introdução de moléculas de glicerol e PEG irá interagir com as moléculas de PIBM em pastas cerâmicas por ligação de hidrogênio e efeito hidrofóbico, influenciando a interação entre as moléculas de PIBM, modificando assim a estrutura da rede de gel. esta rede encapsula a superfície das partículas cerâmicas para formar uma estrutura semelhante a um casulo... para aliviar o contato duro entre as partículas."
A equipe de pesquisa espera preparar amostras de grande porte, ampliando ainda mais as aplicações industrializadas da fundição por coagulação espontânea.
Os contribuidores incluem Juanjuan Wang, Jin Zhao, Junyan Mao, Wenlong Liu, Haohao JI, Jian Zhang e Shiwei Wang do Laboratório Estatal Chave de Cerâmica de Alto Desempenho e Microestrutura Superfina, Instituto de Cerâmica de Xangai, Academia Chinesa de Ciências.
