Wpływ dodatków spoiw ceramicznych na proces spiekania krzemionki biogenicznej

• Autorzy: Konopka K. , Kubiak P. , Bobryk E. , Szafran M.

Warianty tytułu

EN

Influence of ceramic bonds on sintering process of biogenic silica

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skała osadowa o nazwie ziemia okrzemkowa jest efektem nagromadzenia przez tysiące lat pancerzyków (szkieletów) okrzemek, określanych też nazwą z języka angielskiego diatomity. Diatomity to jednokomórkowe algi obecne w różnym środowisku wodnym o specyficznej strukturze ścian komórkowych, zbudowanych z bezpostaciowej krzemionki (SiO2) i wyróżniające się różnymi elementami szkieletów, jak wyrostki, żebrowania i nanorozmiarowe pory. Ziemia okrzemkowa jest również łatwo dostępnym i tanim surowcem, wykorzystywanym jako materiał w budownictwie, na elementy o zwiększonej odporności ściernej, a także jako materiały adsorpcyjne. Jest to także bardzo dobre źródło biogenicznej krzemionki, która może być traktowana jako surowiec wyjściowy do wytwarzania litych materiałów. W szczególności istotne jest opracowanie metod ich konsolidacji oraz dobór parametrów technologicznych procesu spiekania, aby możliwe było zachowanie naturalnie istniejących w pancerzykach okrzemek porów. Artykuł przedstawia wyniki eksperymentów konsolidacji diatomitów, a w szczególności analizowano wpływ dodatku spoiw ceramicznych na przebieg procesu spiekania z możliwością zachowania naturalnie występujących w pancerzykach diatomitów porów. Na podstawie przedstawionych badań można stwierdzić, że zastosowanie spoiw ceramicznych do krzemionki biogenicznej pozwala na uzyskanie spieków już w temperaturze spiekania 900°C. Mikrostruktury uzyskanych spieków potwierdzają zajście procesu spiekania, polegającego na konsolidacji pancerzyków diatomitu i częściowego pozamykania naturalnie istniejących w diatomitach porów. Jest to istotne z punktu widzenia technologicznego, ponieważ pozwala na prowadzenie spiekania w stosunkowo niskiej temperaturze, taniej, pochodzenia biogenicznego krzemionki w postaci ziemi okrzemkowej z jednoczesnym możliwym zachowaniem części naturalnie występujących porów w pancerzykach diatomitów.

EN

Diatomaceous earth is the sedimentary rock formed by sedimentation of diatoms frustules through thousands of years. Diatoms are unicellular eukaryotic algae, which can be found in almost all aqueous and humid environments. They have unique morphology of skeletons with the pattern such as pores, ridges, areoles and other forms, and their cell walls are made of silica (hydrated silicon dioxide). Because of this specific morphology, diatoms are considered in nanotechnology. On the other hand, the wide application of the diatomaceous earth as building and abrasive materials, fillers and materials used for filtration or insulation results from the fact that this sedimentary rock is available in nature in large quantities and at a low cost. This rock is also easy to posses source of biogenic silica. Because of that diatoms have to be processed and sintered. The paper presents results of diatoms consolidation experiments. Especially the attention was made of influence the ceramic bonds on sintering process, degree of consolidation and preservation of the nanopores that naturally exist in diatoms. The bulk materials obtained by pressing and sintering were examined by scanning electron microscopy (SEM), the porosity and strength were estimated. Results showed that ceramic bonds help in sintering diatoms, sintered samples obtained at 900°C. Some naturally existed pores in diatom's frustules were not closed. The results are important for the application of cheep biogenic silica.

Słowa kluczowe

PL

krzemionka biogeniczna; spiekanie; nanoporowatość

EN

biogenic silica; sintered material; nanoporosity

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 1
• Strony: 15--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konopka K.

autor

Kubiak P.

autor

Bobryk E.

autor

Szafran M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Round F.E., Mann D.G., The Diatoms Biology and Morphology of the Genera, Cambridge University Press, 1990.
• [2] Gordon R., Losic D., Tiffany M.A. i in., The glass menagerie: diatoms for novel applications in nanotechnology, Trends in Biotechnology 2008, 27, 2, 116-127.
• [3] Drum R.W., Gordon R., Star Trek replicators and diatom nanotechnology, Trends in Biotechnology 2003, 21, 8, 235-328.
• [4] Stroermer E.F., Smol J.P., The Diatoms: Applications for the Environmental and Earth Sciences, Cambridge University Press 2001.
• [5] Konopka K., Szafran M., Bobryk E., Danelska A., Investigation of compaction of diatoms by die pressing and slip casting method, Proceedings of I Symposium „Functional and Structural Ceramics and Ceramic matrix composites (CCMC)”, EMRS, Warszawa, Poland, 15-19 września 2008, 311-318.
• [6] Szafran M., Makroskopowe i mikroskopowe aspekty projektowania ceramicznych tworzyw porowatych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.