Avaliação de sistemas gelificantes para a produção de cerâmicas porosas através da técnica "gelcasting" de espumas

Abstract

INTRODUÇÃONos últimos anos, técnicas inovadoras de processamento cerâmico vêm sendo intensamente estudadas, visando a obtenção de peças com geometria complexa, microestrutura refinada e a eliminação de etapas de acabamento, resultando em diminuição de custos e propriedades mecânicas superiores [1][2][3]. Dentre estas, destaca-se o gelcasting [4], que consiste basicamente na preparação de uma suspensão de pó cerâmico em solução aquosa de monômeros, a qual, após a conformação em um molde com a geometria final da peça, é submetida a um processo de polimerização que resulta na formação de um gel a partir da fase líquida. Esta reação culmina com a solidificação da suspensão, a qual pode ser imediatamente retirada do molde e submetida às etapas de secagem e sinterização.Características específicas deste processo, como a baixa viscosidade das suspensões e a cinética de reação, permitem que, associado à adição de um surfactante e a um processo de aeração, seja possível produzir materiais cerâmicos porosos com características únicas, como poros esféricos com paredes altamente densificadas e níveis de porosidade que podem ultrapassar 90% [5] Resumo A associação da técnica "gelcasting" com o processo de aeração de suspensões cerâmicas permitiu o desenvolvimento de uma nova classe de espumas cerâmicas com propriedades sem precedentes entre as cerâmicas porosas. Um dos pontos mais importantes deste processo é a reação de gelificação, a qual enrijece a suspensão após a produção de espuma. Recentemente, alguns sistemas de monômeros tais como acrilato de amônio, hidroximetil-acrilamida, ácido metacrílico, metacrilamida e metileno-bisacrilamida foram descritos na literatura como agentes capazes de gelificar suspensões cerâmicas. Neste trabalho, estes sistemas foram estudados considerando critérios exigidos no processamento de espumas cerâmicas, como tempo de reação, interferência sobre o mecanismo de dispersão e comportamento reológico da suspensão, influência sobre o volume de espuma produzido, e resistência mecânica a verde dos corpos obtidos. Estudouse também um sistema alternativo, baseado na formação de ligações cruzadas entre moléculas de álcool polivinílico (PVAl), o qual, ao contrário dos demais sistemas, não é inibido pela presença de oxigênio. Os resultados permitem uma maior clareza na seleção de sistemas gelificantes visando a produção de espumas cerâmicas através de gelcasting.Palavras-chave: cerâmica porosa, espuma, gelcasting, PVAl. Abstract

Processamento e caracterização de espumas vitrocerâmicas do sistema Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA) produzidas por gelcasting

“…de pó vítreo, já que, concentrações superiores do pó e adição dos monômeros provocam aumentos significativos na viscosidade da suspensão, dificultando a formação de espumas de baixa densidade [9].…”

“…Assim, é possível obter estruturas com poros abertos e interconectados (30 -2000 μm), tendendo a uma geometria esférica, com porosidade que pode ultrapassar 90%, elevada permeabilidade e, normalmente, com filamentos densos e sem trincas no produto sinterizado [5,7]. No entanto, dois inconvenientes, associados a esta técnica, são conhecidos: uso de monômeros considerados neurotóxicos [8] e a necessidade de manter a atmosfera inerte durante a produção da espuma [9]. Atualmente, estão sendo usados os derivados do monômero de acrilamida, de baixa toxidade e sistemas gelificantes naturais termo reversíveis, não tóxicos e de baixo custo [10,15].…”

Efeito da adição de Nb2O5 na sinterização de Al2O3-Y2O3

“…Além disso, as peças sinterizadas por prensagem a quente são de formatos simples, retangulares ou circulares, com tamanhos restritos de acordo com a matriz da prensa [7,8]. A sinterização sem pressão em estado sólido também já foi empregada, com o uso de MgO, à 1600 o C, com 12,95% em peso [9] e TEOS (tetraetilortosilicato), à 1600 o C, com 0,5% em peso [10]. Na sinterização do Al 2 O 3 , um dos aditivos empregados é o Nb 2 O 5 .…”

Modified Gelcasting Process to Prepare Porous Trifasic and Bifasic Hydroxyapatite Scaffolds

“…The main suggestion of this work is to compare the original gelcasting with a modification in this process including polyethylene wax addition [1]. Previous studies have been done in an attempt to produce alumina and hydroxyapatite porous bodies by gelcasting [2][3][4].…”