Undersøgelse øger plasticiteten af ​​spontan koagulation støbt oxid keramiske grønne legemer

Spontan koagulationsstøbning (SCC), en ny type kolloid formningsproces, har høstet betydelig opmærksomhed siden 2011 på grund af forskellige fordele ved en høj bulkdensitet og ikke-toksicitet, samt evnen til at opnå dispersion og koagulering med meget lave tilsætninger ( <1 vægtprocent copolymerer af isobutylen og maleinsyreanhydrid (PIBM).

Yderligere forskning har afsløret, at de grønne legemer, der dannes ved denne metode, er sprøde, og jo mindre pulverpartikelstørrelsen er, jo mere sprøde er de grønne legemer. Dette papir rapporterer en undersøgelse af plasticitetsforøgelsen af ​​oxidkeramiske grønne kroppe formet af SCC.

Holdet publicerede deres artikel i Journal of Advanced Ceramics den 21. maj 2024.

"Målet med denne undersøgelse var at anvende blødgørere i PIBM-gelsystemet til at øge plasticiteten af ​​oxidkeramiske grønne legemer med forskellige partikelstørrelser. De vandopløselige blødgøringsmidler, glycerol og polyethylenglycol (PEG), blev udvalgt til at indeholde polære grupper ( -OH) og ikke-polære sektioner," sagde forfatterne.

Forskerholdet kvantificerede de grønne legemers plasticitet med forskellige blødgøringsmidler og pulvere af forskellig partikelstørrelse ved at analysere bøjningsspændings-tøjningskurven og stødsejhed, samt at udføre boreeksperimenter i forbindelse med praktisk bearbejdning.

"Partikelstørrelsen af ​​det keramiske pulver spillede en afgørende rolle for at bestemme det passende udvalg af blødgøringsmidler. For submikronpulvere fandt man ud af, at glycerol med lav tilsætning og kortere molekylekæder havde en mere udtalt blødgørende effekt. Efterhånden som partikelstørrelsen faldt, blev PEG med en længere molekylær kæde forbedret plasticitet.

"En stigning i mængden var påkrævet for pulvere i nanoskala. Partikelstørrelserne på 0,45 μm, 0,18 μm og 50 nm viste en forbedring i plasticitet med tilsætning af 1 vægt% glycerol, 1 vægt% PEG og 5 vægt% PEG, Boretesten viste, at der næsten ikke var revner omkring hullerne i de grønne kroppe med blødgørere," sagde forfatterne.

Derudover fandt forfatterne, at "blødgøringsmidler havde ringe effekt på sintringsegenskaberne af de grønne legemer."

Med hensyn til plasticitetsmekanismen forklarede forfatterne:"Introduktionen af ​​glycerol- og PEG-molekyler vil interagere med PIBM-molekylerne i keramiske opslæmninger ved hydrogenbinding og hydrofob effekt, hvilket påvirker interaktionen mellem PIBM-molekyler, og derved modificerer gel-netværksstrukturen. Efter tørring, dette netværk indkapsler overfladen af ​​keramiske partikler for at danne en kokonlignende struktur … for at lindre den hårde kontakt mellem partiklerne."

Forskerholdet forventer at forberede prøver i store størrelser og dermed udvide de industrialiserede anvendelser af spontan koagulationsstøbning yderligere.

Bidragyderne omfatter Juanjuan Wang, Jin Zhao, Junyan Mao, Wenlong Liu, Haohao JI, Jian Zhang og Shiwei Wang fra State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences.

Flere oplysninger: Juanjuan Wang et al., Enhanced plasticity of spontan coagulation cast oxide keramic green bodies, Journal of Advanced Ceramics (2024). DOI:10.26599/JAC.2024.9220879

Leveret af Tsinghua University Press