Micrografías electrónicas de barrido que muestran (de izquierda a derecha) las partículas de Ti en bruto, las partículas de Ti aplanadas después de la molienda, y el Al sinterizado final 2 O 3 -Compuesto conductor TiN. Crédito:W. Zhai et al.
Refinando sistemáticamente las técnicas de procesamiento estándar, Los investigadores de A * STAR han desarrollado un método de bajo costo para fabricar un compuesto cerámico de óxido de aluminio conductor de electricidad, un material resistente que se utiliza en muchas aplicaciones industriales.
Óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) es una de las materias primas más utilizadas. Puede soportar temperaturas superiores a 2, 000 grados Celsius, y su forma cristalina, conocido como corindón, es uno de los materiales naturales más duros del mundo, solo superado por el diamante. También es muy barato, y puede producirse en grandes cantidades, por lo que no es de extrañar que haya encontrado su camino en una multitud de aplicaciones industriales, de rellenos en pinturas, protector solar y cosméticos, a los abrasivos, purificación de gas, catálisis, filtración avanzada, cerámicas y materiales compuestos.
El óxido de aluminio es un excelente aislante eléctrico. En algunas aplicaciones, sin embargo, como catálisis y filtración avanzada, la capacidad de electrificar el material podría proporcionar importantes beneficios. Por ejemplo, en la filtración de agua, El óxido de aluminio es muy prometedor como una membrana de filtración de larga duración que supera a las membranas de polímero convencionales, pero solo si la membrana puede electrificarse para evitar el ensuciamiento.
Se sabe que la mezcla de óxido de aluminio con nitruro de titanio conductor (TiN) produce un compuesto cerámico conductor, pero anteriormente ha implicado técnicas de procesamiento costosas o complejas. Wei Zhai y sus colegas del Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur ahora han adaptado los métodos de procesamiento industrial estándar para lograr un resultado mucho más rentable.
"Desarrollamos un método de procesamiento novedoso para fabricar Al eléctricamente conductor 2 O 3 –Compuestos TiN mediante la combinación de molienda de bolas y sinterización reactiva, que son ambos métodos típicos para el procesamiento de polvo, "explica Wei.
El secreto de su éxito fue la molienda de bolas de polvos de Al 2 O 3 y Ti, no TiN, y luego calentar (sinterizar) la forma formada bajo nitrógeno para dar el material compuesto conductor final.
"El polvo de Ti es mucho más dúctil que el TiN, que permite que las partículas de polvo se estiren en el proceso de molienda, ", dice Wei. Su equipo descubrió que la forma de las partículas de Ti, y no su tamaño inicial, fue el factor principal que determinó la cantidad de TiN necesaria para lograr la conductividad. "Esto reduce la cantidad de Ti necesaria para lograr la conductividad eléctrica, que predijimos teóricamente ".
El equipo pudo producir un compuesto conductor con tan solo un 15 por ciento de TiN, y utilizando las partículas de Ti más pequeñas, pudo evitar una degradación apreciable de las propiedades mecánicas deseadas del material.
