Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Томского научного центра СО РАН разработали новый подход для получения порошкового сырья для форстеритовой керамики. Об этом Науке Mail сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
Форстерит — соединение магния, кремния и кислорода. Его используют в огнеупорных изделиях, электронике и биомедицинских имплантатах. Качество керамики зависит от исходного порошка: нужны высокая чистота и частицы одинакового размера и формы.
Традиционные методы дают неоднородный состав, а частицы склонны слипаться и плохо формуются. Ученые ТПУ предложили новый золь-гель метод. В качестве исходных веществ использовали тетраэтоксисилан — источник кремния, нитрат магния и полиэтиленгликоль. Синтез проходил в растворе азотной кислоты. В результате получались преимущественно сферические частицы размером от 1 до 5 микрометров.
Модели показывают, что идеальным сырьем для многих технологических процессов были бы сферические микрочастицы, но для большинства керамических материалов методы их синтеза пока что не разработаны. Мы частично восполнили этот пробел, взяв за основу золь-гель метод. Ключевая трудность заключалась в том, чтобы найти условия синтеза, при которых удалось сохранить и сферическую форму частиц, и стехиометрию форстерита
Ученые выяснили: при неоптимальных условиях частицы сливаются в большие капли, а промывка в спирте вымывает магний. Оптимизация синтеза устранила эти проблемы. Полученный порошок показал хорошую формуемость.
Из него спрессовали и спекали керамические образцы при 1300–1600 °C. Открытая пористость составила 1,3%, относительная плотность — 91%, прочность на изгиб — 202 МПа, микротвердость — 7,2 ГПа. Эти показатели сопоставимы с керамикой из нанопорошков. В будущем ученые проверят, как сферические порошки ведут себя в процессах 3D-печати и литья. Результаты опубликованы в Ceramics International.
Ранее Наука Mail писала о том, что в Томске научились за минуту создавать светящуюся керамику.