Исследователи Томского политеха совместно с коллегами из Томского научного центра Сибирского отделения РАН разработали новый метод получения форстеритовой керамики. Материал, используемый в огнеупорах, медицинских изделиях и электронике, удалось усовершенствовать благодаря созданию частиц, из которых формируются плотные заготовки. Подробности сообщает Tomsk.Ru со ссылкой на пресс-службу вуза.
Форстерит — соединение магния, кремния и кислорода, ценимое за огнеупорность и биосовместимость, но обычные технологии синтеза дают неоднородное сырье, мешающее формовке. Томские ученые применили золь-гель метод, используя тетраэтоксисилан, с добавлением нитрата магния и полиэтиленгликоля. Реакция шла в азотнокислой среде.
«Золь-гель подходы обычно дают наночастицы, активные, но плохо формуемые — для сложных керамических форм они не подходят. Мы заполнили этот пробел, адаптировав метод к синтезу сфер из биостекол», — пояснил ассистент НОЦ Н.М. Кижнера Александр Меженин. По его словам, критически важно было подобрать условия, сохраняющие форму и состав с соотношением Mg:Si 2:1.
Эксперименты выявили проводы: при неверных параметрах сферы сливались в крупные капли (до 50 мкм), что ухудшает порошок, а промывка гелей изопропанолом нарушала стехиометрию. Оптимизация регламента этих дефектов убрала.
Как итог — порошок с полусферической морфологией: примерно половина частиц — идеальные микросферы, остальное — субмикронный оксид магния. Но даже в таком виде материал отлично формуется и дает спеченную керамику при 1300–1600 °C: чистая форстеритовая фаза с открытой пористостью 1,3%, относительной плотностью 91%, прочностью на изгиб 202 МПа и микротвердостью 7,2 ГПа. Это на уровне аналогов из дорогих нанопоросков.
Теперь генпланы группы — опробование порошков в реальных производствах: суспензии для 3D-печати, литье, экструзия.
Данную информацию сообщает портал Самара онлайн 24.