Fig.1:Propagación de la fisura introducida en el compuesto Al2O3 / Ti (a) y fisuras cicatrizadas después de la anodización a temperatura ambiente (b, cyd), donde las grietas en el titanio disperso (partículas blancas), así como parte de las grietas en las cerámicas de Al2O3, se rellenaron con los óxidos de titanio formados. La resistencia a la fractura de los compuestos agrietados se redujo considerablemente, pero se recuperó casi por completo a su nivel original (derecha). Crédito:Universidad de Osaka
Un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka demostró que las grietas inducidas en compuestos de alúmina (Al 2 O 3 ) la cerámica y el titanio (Ti) como fase dispersa podrían curarse a temperatura ambiente, una primicia mundial. Este método de curación de cerámica permite la curación de grietas incluso en un estado en el que las piezas de cerámica se montan en dispositivos a bajo costo y sin utilizar complicados procesos de tratamiento térmico a alta temperatura que requieren cantidades significativas de energía.
Aunque se han investigado y desarrollado varios tipos de compuestos de metal-cerámica, su combinación y estructuras finas estaban limitadas debido a las diferencias en los tipos de unión de cerámica a metal, reaccion quimica, y el tamaño de partícula del polvo metálico disponible comercialmente.
Este equipo superó estas restricciones optimizando los procesos de síntesis y sinterización. En 2018, ellos produjeron Al 2 O 3 / Compuestos de Ti con estructura de percolación controlando el contenido de Ti añadido y optimizando el tamaño de partícula del polvo de Ti metálico y los procesos de sinterización, mejorando la tenacidad a la fractura y la conductividad eléctrica del Al 2 O 3 / Compuestos de Ti. (Comunicado de prensa de la Universidad de Osaka, 28 de noviembre de 2018)
En este estudio, los investigadores demostraron que la anodización electroquímica se produjo en Al 2 O 3 / Compuestos de Ti. Además, desarrollaron un método de curación a temperatura ambiente para curar las grietas inducidas en Al 2 O 3 / Compuestos de Ti mediante el uso del fenómeno de anodización sin tratamiento térmico, recuperar la resistencia de los composites a su nivel original, una primicia mundial. Los resultados de esta investigación fueron publicados en el Revista de la Sociedad Americana de Cerámica .
Para curar la cerámica, Se ha estudiado la curación de grietas por reacción química (capacidad de autocuración). pero un tratamiento de alta temperatura de 1, 000 ℃ o más fueron necesarios para provocar una reacción química y / o una reacción de difusión, así llamado re-sinterización.
Es más, debido a que los métodos de reparación de grietas que utilizan adhesivo de resina (por ejemplo, resina epoxi) o cemento cerámico tenían un límite en la adhesión entre la cerámica y la resina o el cemento cerámico, fue difícil recuperar completamente la resistencia a la fractura a su nivel original.
En este estudio, los investigadores lograron una alta conductividad eléctrica mediante la dispersión homogénea de Ti, demostrando la curación de grietas a temperatura ambiente en Al 2 O 3 / Compuestos de Ti por anodización sin tratamiento térmico y recuperación total de la resistencia a la fractura a su nivel original por primera vez en el mundo.
En experimentos con compuestos cuya resistencia a la fractura disminuyó debido a las grietas introducidas (gráfico en la Figura 1), ellos demostraron:
El autor principal Tohru Sekino dice:"Los resultados de nuestro estudio también se pueden aplicar a sistemas compuestos a base de cerámica distintos de Al 2 O 3 / Los composites de Ti como nuevo método de curación de grietas para cerámica, y una técnica para garantizar la fiabilidad de las propias cerámicas. Alabama 2 O 3 / Los compuestos de Ti se desarrollarán en materiales multitarea que permitirán múltiples funciones y aplicaciones de acuerdo con su propósito y uso ".
