Ulteriori ricerche hanno rivelato che i corpi verdi formati con questo metodo sono fragili e quanto più piccola è la dimensione delle particelle di polvere utilizzate, tanto più fragili sono i corpi verdi. Questo articolo riporta uno studio sul miglioramento della plasticità dei corpi verdi di ossido ceramico modellati da SCC.

Il team ha pubblicato il proprio articolo sul Journal of Advanced Ceramics il 21 maggio 2024.

"L'obiettivo di questo studio era quello di utilizzare plastificanti nel sistema gel PIBM per migliorare la plasticità dei corpi verdi di ossido ceramico con diverse dimensioni delle particelle. I plastificanti idrosolubili, glicerolo e polietilenglicole (PEG), sono stati selezionati per contenere gruppi polari ( -OH) e sezioni non polari," hanno detto gli autori.

Il gruppo di ricerca ha quantificato la plasticità dei corpi verdi con diversi plastificanti e polveri di diverse dimensioni delle particelle analizzando la curva sforzo-deformazione di flessione e la resistenza all'impatto, oltre a effettuare esperimenti di perforazione insieme alla lavorazione pratica.

"La dimensione delle particelle della polvere ceramica ha svolto un ruolo fondamentale nel determinare la selezione appropriata dei plastificanti. Per le polveri submicroniche, si è scoperto che il glicerolo con bassa aggiunta e catene molecolari più corte aveva un effetto plastificante più pronunciato. Quando la dimensione delle particelle diminuiva, il PEG con una catena molecolare più lunga, maggiore plasticità.

"Un aumento della quantità era necessario per le polveri su scala nanometrica. Le dimensioni delle particelle di 0,45 μm, 0,18 μm e 50 nm hanno mostrato un miglioramento della plasticità con l'aggiunta di 1% in peso di glicerolo, 1% in peso di PEG e 5% in peso di PEG, rispettivamente, il test di perforazione ha rivelato che non c'erano quasi crepe attorno ai fori nei corpi verdi con plastificanti," hanno detto gli autori.

Inoltre, gli autori hanno scoperto che "i plastificanti hanno avuto scarso effetto sulle caratteristiche di sinterizzazione dei corpi verdi."

Per quanto riguarda il meccanismo di plasticità, gli autori hanno spiegato:"L'introduzione di molecole di glicerolo e PEG interagirà con le molecole PIBM nei liquami ceramici mediante legami idrogeno ed effetto idrofobo, influenzando l'interazione tra le molecole PIBM, modificando così la struttura della rete del gel. Dopo l'essiccazione, questa rete incapsula la superficie delle particelle ceramiche per formare una struttura simile a un bozzolo... per alleviare il duro contatto tra le particelle."

Il gruppo di ricerca prevede di preparare campioni di grandi dimensioni, espandendo così ulteriormente le applicazioni industrializzate della fusione a coagulazione spontanea.

Tra i contributori figurano Juanjuan Wang, Jin Zhao, Junyan Mao, Wenlong Liu, Haohao JI, Jian Zhang e Shiwei Wang del State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences.