Une étude améliore la plasticité des corps verts en céramique d’oxyde coulé à coagulation spontanée

La coulée par coagulation spontanée (SCC), un nouveau type de procédé de formation colloïdale, a retenu l’attention depuis 2011 en raison de divers avantages d’une densité apparente élevée et de sa non-toxicité, ainsi que de sa capacité à obtenir une dispersion et une coagulation avec de très faibles ajouts (

Des recherches plus approfondies ont révélé que les corps verts formés par cette méthode sont fragiles et que plus la taille des particules de poudre utilisée est petite, plus les corps verts sont cassants. Cet article rend compte d’une étude sur l’amélioration de la plasticité des corps verts en céramique d’oxyde façonnés par SCC.

L’équipe a publié son article dans le Journal des céramiques avancées le 21 mai 2024.

« L’objectif de cette étude était d’utiliser des plastifiants dans le système de gel PIBM pour améliorer la plasticité des corps verts en céramique d’oxyde avec différentes tailles de particules. Les plastifiants hydrosolubles, le glycérol et le polyéthylène glycol (PEG), ont été sélectionnés pour contenir des groupes polaires ( -OH) et les sections non polaires », ont déclaré les auteurs.

L’équipe de recherche a quantifié la plasticité des corps verts avec différents plastifiants et différentes poudres de granulométrie en analysant la courbe contrainte-déformation en flexion et la résistance aux chocs, ainsi qu’en réalisant des expériences de forage en conjonction avec un traitement pratique.

« La taille des particules de la poudre céramique a joué un rôle essentiel dans la détermination du choix approprié des plastifiants. Pour les poudres submicroniques, il a été constaté que le glycérol avec un faible ajout et des chaînes moléculaires plus courtes avait un effet plastifiant plus prononcé. À mesure que la taille des particules diminuait, le PEG avec une plasticité améliorée à chaîne moléculaire plus longue.

« Une augmentation de la quantité était nécessaire pour les poudres nanométriques. Les tailles de particules de 0,45 μm, 0,18 μm et 50 nm ont montré une amélioration de la plasticité avec l’ajout de 1 % en poids de glycérol, 1 % en poids de PEG et 5 % en poids de PEG, respectivement, le test de forage a révélé qu’il n’y avait pratiquement aucune fissure autour des trous dans les corps verts contenant des plastifiants », ont indiqué les auteurs.

De plus, les auteurs ont constaté que « les plastifiants avaient peu d’effet sur les caractéristiques de frittage des corps verts ».

Concernant le mécanisme de plasticité, les auteurs ont expliqué : « L’introduction de molécules de glycérol et de PEG interagira avec les molécules de PIBM dans les boues céramiques par liaison hydrogène et effet hydrophobe, influençant l’interaction entre les molécules de PIBM, modifiant ainsi la structure du réseau de gel. ce réseau encapsule la surface des particules céramiques pour former une structure semblable à un cocon… pour atténuer le contact dur entre les particules.

L’équipe de recherche espère préparer des échantillons de grande taille, élargissant ainsi davantage les applications industrialisées du moulage par coagulation spontanée.

Les contributeurs incluent Juanjuan Wang, Jin Zhao, Junyan Mao, Wenlong Liu, Haohao JI, Jian Zhang et Shiwei Wang du State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences.