Материал отлично формуется и позволяет изготавливать качественную плотную керамику для зубных протезов
Фото: Дина Иванова. Перейти в Фотобанк КП
Сотрудники Томского политехнического университета совместно с исследователями из Томского научного центра Сибирского отделения РАН предложили оригинальный подход к созданию форстеритовой керамики. Этот материал широко применяется при изготовлении огнеупорных элементов, электроники и медицинских протезов. Благодаря новой технологии удалось получить частицы, из которых формируются плотные и надежные керамические изделия. Как рассказали в пресс-службе университета 7 сентября , главная задача заключалась в подборе эффективного способа производства форстерита — соединения магния, кремния и кислорода.
Данное вещество отличается высокой термостойкостью и способностью приживаться в живом организме, однако классические методы синтеза часто дают неоднородную массу, которую сложно использовать при формовке. В качестве решения исследователи обратились к золь-гель технологии, используя тетраэтоксисилан, нитрат магния и полиэтиленгликоль в азотнокислой среде.
Ассистент Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ТПУ Александр Меженин отметил, что золь-гель подход обычно применяется для создания наночастиц. Такие частицы обладают высокой активностью, но плохо поддаются формовке, что ограничивает их использование в производстве сложных керамических конструкций. Ученые решили адаптировать методику, предназначенную для синтеза сферических частиц биоактивных стекол. Основная сложность состояла в сохранении шарообразной формы частиц и точного соотношения магния и кремния в пропорции 2:1.
В процессе лабораторных испытаний специалисты изучили, как формируются частицы в растворе. Оказалось, что при неверно выбранных параметрах сферы объединяются в крупные образования размером до 50 микрометров, что ухудшает качество порошка. Также выяснилось, что обработка высушенных гелей изопропиловым спиртом приводит к вымыванию части нитрата магния и нарушению химического баланса. После корректировки технологии эти проблемы удалось устранить. Итоговый продукт представляет собой порошок, который специалисты называют полусферическим. По словам Меженина, примерно половина частиц имеет идеальную сферическую форму, остальная часть состоит из мельчайших включений оксида магния.
Несмотря на это, материал отлично формуется и позволяет изготавливать качественную плотную керамику. Из полученного сырья были спрессованы образцы, которые подвергли обжигу при температуре от 1300 до 1600 градусов Цельсия. Проверка показала, что готовая керамика имеет чистый форстеритовый состав, открытую пористость на уровне 1,3 процента и относительную плотность 91 процент. Показатель прочности на изгиб достиг 202 мегапаскалей, а микротвердость составила 7,2 гигапаскаля. Эти результаты сопоставимы с характеристиками изделий, созданных из более дорогих нанопорошков. В ближайших планах исследовательской группы — испытание новых порошков в условиях реального производства. Особое внимание будет уделено применению суспензий для трехмерной печати, а также технологиям литья и экструзии.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
«Луна наша»: Дерзкое заявление Дональда Трампа прокомментировал томский астроном
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАС В СОЦСЕТЯХ
ЧИТАТЕЛЯМ
Стали свидетелем интересного события или ЧП? Сообщите об этом нашим журналистам:
Почта: anna.g.kovaleva@phkp.ru