Kompozyty ceramiczne typu Al2O3-ZrO2 formowane z udziałem enzymów

• Autorzy: Szafran M. , Bednarek P. , Piwowarski P.

Warianty tytułu

EN

Composites Al2O3-ZrO2 shaped with the participation of enzymes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na przestrzeni ostatnich lat prowadzone są intensywne badania nad zastosowaniem technik formowania elementów ceramicznych opartych na układach koloidalnych. Do jednych z takich metod należy bezpośrednie odlewanie koagulacyjne (Direct Coagulation Casting, DCC), dzięki któremu można formować elementy o skomplikowanej geometrii, stosując ceramiczne masy lejne o wysokim stężeniu fazy stałej i małej ilości dodatków organicznych. W artykule przedstawiono wyniki badań nad formowaniem elementów z kompozytów tlenku glinu z tlenkiem cyrkonu z wykorzystaniem reakcji enzymatycznego rozkładu trójoctanu glicerolu lipazą. Na drodze eksperymentalnej dobrano optymalny skład masy lejnej tak, aby lepkość układu była stosunkowo niska, a czas koagulacji masy relatywnie krótki. Otrzymane elementy spieczono w temperaturze 1600°C. Uzyskano spieki o gęstości względnej powyżej 98% oraz o wysokich wartościach twardości mierzonej metodą Vickersa i odporności na kruche pękanie KIC , mierzonej metodą pomiaru długości pęknięć wykonanych wgłębnikiem diamentowym Vickersa.

EN

In recent years the forming processes of elements, in which the ceramic green bodies are produced from ceramic suspensions are being investigated. The Direct Coagulation Casting (DCC) is a new and promising method of molding samples from ceramic slips of high solid loading. In the method the enzyme-catalized reaction is used to shift the pH of the ceramic suspension to the isoelectric point, what causes the coagulation of the slurry. The aim of this work was the research on shaping alumina-zirconia composites with the application of lipaze-catalized decomposition of glycerin triacetate. In DCC method the optimal content of the casting slip was experimentally chosen. The slip gaining small amount of organic additives, good flow properties and the shortest time after which the intensive increase of viscosity was observed, was considered as optimal. The sintering temperature leading to the best density and mechanical strengh parameters was found to be 1600°C. The relative densities of DCC sintered samples were higher than 98%. The fracture toughness KIC for DCC samples are in the upper range of the values published for similar ceramics. The main conclusion is that DCC method, using the lipaze-catalized decomposition of glycerin triacetate, can be succesfully applied to forming of complex-shaped alumina-zirconia composites. Very good mechanical properties can be achieved due to the low content of binders and other additives.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt Al2O3-ZrO2; bezpośrednie odlewanie koagulujące; DCC; reakcja enzymatyczna; twardość Vickersa; odporność na kruche pękanie

EN

Al2O3-ZrO2 composite; direct coagulation casting; enzymatic reaction; Vickers' hardness; fracture toughness

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 3
• Strony: 244--248
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szafran M.

autor

Bednarek P.

autor

Piwowarski P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny,

Bibliografia

• [1] Szafran M., Bednarek P., Jach D., Formowanie tworzyw ceramicznych metodą „gelcasting”, Materiały Ceramiczne 2007, 1, 17-25.
• [2] Bednarek P., Jach D., Szafran M., Mizerski T., Monomery akrylanowe w formowaniu tworzyw ceramicznych metodą gelcasting, Polski Biuletyn Ceramiczny 2008, 103/2, 845-852.
• [3] Rizzarelli P, Impallomeni G, Evidence for selective hydrolysis of aliphatic copolyesters induced by lipase catalysis, Biomacromol. 2004, 5, 433-444.
• [4] Gauckler L., Graule Th, Baader F., Ceramic forming using enzyme catalyzed reactions, Mat. Chem. Phys. 1999, 61, 78-102.
• [5] Graule T.J., Baader F.H., Gauckler L.J., Shaping of ceramic green compacts direct from suspensions by enzyme catalyzed reactions, Ceram. Forum Int. 1994, 71, 317-323.
• [6] Tervoort E., Tervoort T.A., Gauckler L.J., Chemical Aspects of Direct Coagulation Casting of Alumina Suspensions, J. Am. Ceram. Soc. 2004, 87[8], 1530-1535.
• [7] Lewis J.A., Colloidal Processing of Ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 2000, 83[10], 2341-2359.
• [8] Guozhong C., Nanostructures and Nanomaterials - Synthesis, Properties and Applications, Imperial College Press 2004.
• [9] Jach K., Formowanie tworzyw ceramicznych z zastosowaniem procesu flokulacji enzymatycznej, rozprawa doktorska, Wydział Chemiczny Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.
• [10] Tuan W., Chen R., Wang T., Cheng C., Kuo P., Mechanical properties of Al2O3/ZrO2 composites, J. Eur. Ceram. Soc. 2002, 22, 2827-2833.