(Arriba a la izquierda) Esta es una estructura de IA con dispersión de Ti 2 O 3 compuestos (abajo a la izquierda) Dependencia del contenido de Ti de la rugosidad de la fractura y la resistividad eléctrica (centro) Nanoestructura de la superficie de la IA 2 O 3 compuestos producidos mediante tratamientos químicos y térmicos (derecha) Decolorados por la actividad fotocatalítica de la IA 2 O 3 composites después de tratamientos químicos y térmicos. Crédito:Universidad de Osaka
Investigadores de la Universidad de Osaka han producido compuestos que consisten en alúmina (AI 2 O 3 ) cerámica y titanio (Ti), a saber, IA 2 O 3 / Compuestos de Ti. Diseñaron una estructura de percolación para formar una vía de conducción continua mediante la dispersión de partículas de Ti de tamaño fino en una IA. 2 O 3 matriz, Optimización del tamaño de partícula del polvo de Ti metálico y procesos de sinterización. Mejoraron la tenacidad a la fractura y la conductividad eléctrica de la IA. 2 O 3 / Compuestos de Ti al mismo tiempo que les confiere capacidad fotocatalítica mediante tratamiento químico y / o térmico. (Figura 1)
Se han investigado y desarrollado varios tipos de compuestos de metal-cerámica, pero su combinación y estructuras finas eran limitadas. En particular, la combinación de cerámicas como la alúmina utilizada como matrices y el titanio, un metal biocompatible, tiene el problema de que la estructura de los compuestos no es uniforme debido a la alta reactividad del titanio (ocurre oxidación y se producen compuestos químicos) y al gran tamaño de partícula del polvo de Ti disponible comercialmente (varias decenas de micrómetros). Por lo tanto, era difícil producir compuestos que tuvieran ventajas tanto de cerámica como de metal:es decir, compuestos en los que el polvo de Ti metálico se dispersa homogéneamente en la matriz y tiene excelentes propiedades mecánicas.
El grupo preparó hidruro de titanio molido en bolas (TiH 2 ) polvo fino mezclado con polvo de alúmina, produciendo IA 2 O 3 / Compuestos de Ti utilizando un método basado en la descomposición in situ de TiH 2 a Ti y sinterización simultánea con Al 2 IO 3 , qué proceso inhibió la IA 2 O 3 disolución en Ti por difusión a través de la reacción interfacial entre AI 2 O 3 y Ti durante la sinterización. Como resultado, minimizaron la reactividad de Ti e AI 2 O 3 para dispersar Ti significativamente más fino y homogéneo (en comparación con los producidos con métodos convencionales) en IA 2 O 3 , Realización de compuestos con una estructura de percolación controlando el contenido de Ti añadido.
De este modo, el grupo mejoró la tenacidad a la fractura de la IA inherentemente frágil 2 O 3 a través de la dispersión de partículas finas de Ti en AI 2 O 3 y, debido a la percolación de partículas metálicas de Ti, contribuyendo a la conductividad eléctrica a la cerámica aislante AI 2 O 3 . También demostraron que la IA 2 O 3 la cerámica podría mecanizarse mediante mecanizado por descarga eléctrica como los metales. (Generalmente, las cerámicas no son conductoras de electricidad.) Además, formaron una capa de titania con estructura nanoporosa o nanovarilla sobre la superficie del material compuesto oxidando selectivamente el Ti mediante tratamiento con NaOH y / o tratamiento térmico. A través de esto, demostraron que la capacidad fotocatalítica para descomponer sustancias orgánicas también podría otorgarse simultáneamente a la IA 2 O 3 / Compuestos de Ti.
El líder del grupo, Tohru Sekino, dice:"AI 2 O 3 / Los compuestos de Ti se utilizarán como compuestos de matriz cerámica que tienen excelentes propiedades mecánicas y pueden mecanizarse mediante mecanizado por descarga eléctrica. También se utilizarán para productos industriales y biomateriales como nuevos compuestos multifuncionales que tienen una capa superficial activa con propiedades antibacterianas y una capacidad fotocatalítica para descomponer los contaminantes ".
