Et nyt levende blåt keramikpigment med mindre kobolt

Hvad enten de er ultramarin, cerulean, egyptisk eller kobolt, har blå pigmenter farvet kunstværker i århundreder. Nu, tilsyneladende ud af det blå, har forskere opdaget et nyt blåt pigment, der bruger mindre kobolt, men som stadig bevarer en strålende glans.

Selvom noget som dette måske kun sker én gang i en blå måne, er det kobolt-doterede bariumaluminosilikatfarvestof beskrevet i ACS Applied Optical Materials modstår de høje temperaturer, der findes i en ovn og giver en lys farve til glaserede fliser.

Mange af de strålende blå pigmenter - som dem i antikt kinesisk porcelæn eller værker af Claude Monet - gør brug af koboltbaserede forbindelser, herunder den berømte "koboltblå". Selvom metallet i sig selv er giftigt, i mineralsk form, har det høj kemisk og termisk stabilitet, og disse egenskaber gør koboltaluminat til et af de eneste pigmenter, der er egnede til anvendelse ved høje temperaturer, herunder keramikglasurer.

I dag bruges kobolt i lithium-ion-batterier, og efterspørgslen efter metalmalmen vil sandsynligvis stige, efterhånden som behovet for batteristrøm vokser. Som et resultat søger forskere, inklusive Peng Jiang og kolleger, efter alternative pigmenter, der kræver færre koboltioner og stadig bevarer en klar blå nuance.

Holdet baserede deres nye pigment på et bariumfeldspatmineral (BaAl₂ Si₂ O₈ ), der også har høj temperatur og kemisk stabilitet. Forbindelser indeholdende barium, aluminium, silicium og kobolt blev malet sammen, presset til et ark og derefter opvarmet til over 2550 grader Fahrenheit for at danne pigmentet.

Derefter blandede forskerne pulveret i en keramisk glasur, sprøjtede det på fliser og brændte dem for at fremstille glaserede keramikstykker. Pigmentet var stabilt ved temperaturer op til 3200 grader - et godt stykke over den typiske brændingstemperatur for en keramikovn - og oplevede kun små farveændringer, når det blev udsat for enten sure eller alkaliske opløsninger, hvilket demonstrerer forbindelsens stabilitet.

Fliser sprøjtet med den pigmenterede glasur bibeholdt en glat, lys overflade, der blev dybere i farven, efterhånden som koncentrationen af ​​kobolt i pigmentet steg. Forskerne siger, at dette nye pulver væsentligt reducerer mængden af ​​nødvendige kobolt, hvilket resulterer i et billigere, lettere at producere blåt keramisk pigment.

Flere oplysninger: Zhiwei Wang et al., Anvendelse og egenskaber af Co2+-dopet BaAl2Si2O8 blå pigmenter i glasurer, ACS anvendte optiske materialer (2024). DOI:10.1021/acsaom.3c00419

Leveret af American Chemical Society