Томские ученые предложили новый подход к получению форстеритовой керамики

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Томского научного центра СО РАН предложили новый подход к получению качественного порошкового сырья для форстеритовой керамики. Этот керамический материал используют в огнеупорных изделиях, электронике и биомедицинских имплантатах.

Форстерит — это соединение магния, кремния и кислорода. Благодаря прочным химическим связям и высокой огнеупорности оно перспективно для производства диэлектриков в электронике, огнеупорной керамики и создания биосовместимых имплантатов в медицине.

Для получения качественных керамических изделий необходимы исходные порошки с высокой химической чистотой и частицами одинакового размера и формы. В случае форстерита их получают из природных силикатов магния, оксидов магния и кремния или золь-гель методом в виде нанопорошков. Однако сырье, полученное этими методами, имеет неоднородный состав и плохо формуется из-за склонности частиц к агрегации.

Авторы предложили использовать для синтеза порошка форстерита новый золь-гель метод. В качестве исходных веществ они использовали: тетраэтоксисилан как источник кремния, нитрат магния как источник магния, а также полиэтиленгликоль. Синтез проходил в растворе азотной кислоты, которая выступала катализатором гидролиза тэтраэтоксисилана. В результате синтеза образовывались преимущественно сферические частицы прекурсора размером от 1 до 5 мкм. После прокаливания при температурах выше 900 °C такие частицы превращаются в порошок форстеритового состава.

«Золь-гель методы обычно используют для получения наночастиц, которые, несмотря на высокую активность, плохо формуются и мало подходят для получения керамических изделий сложной формы. Модели показывают, что идеальным сырьем для многих технологических процессов были бы сферические микрочастицы, но для большинства керамических материалов методы их синтеза пока не разработаны. Мы частично восполнили этот пробел, взяв за основу золь-гель метод, который был ранее предложен для синтеза сферических частиц биоактивных стекол с низким содержанием оксидов металлов. Ключевая трудность заключалась в том, чтобы найти условия синтеза, при которых удалось бы сохранить и сферическую форму частиц, и стехиометрию форстерита соотношением магния и кремния 2:1», — рассказал один из авторов исследования, ассистент Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ТПУ Александр Меженин.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации