hrvatski

Keramički materijali iz otopine - prednosti i izazovi

Keramički materijali tradicionalno se proizvode iz mineralnih sirovina pečenjem na visokim temperaturama. Razvoj tehnologije usmjerio je zanimanje na funkcionalnu keramiku, čija sofisticirana primjena nerijetko zahtijeva visoku kemijsku čistoću i kontroliranu morfologiju. Stoga su se kroz prošlo stoljeće razvijali novi pristupi pripravi keramičkih materijala. Prednost priprave keramičkih materijala iz otopine vrlo je bliski kontakt polaznih tvari, bilo da se nalaze zajedno u homogenoj otopini, bilo da nastaje čvrsti međuprodukt homogen na nanometarskoj razini. Kratki difuzijski put stoga snižava temperaturu potrebnu za dobivanje ciljane keramike. Osnova sol-gel postupka reakcije su hidrolize i kondenzacije metalnih alkoksida ili soli u nevodenoj otopini, pri čemu nastaje homogeni gel koji se toplinski obrađuje da bi se dobio konačan keramički materijal. Postupak je vrlo fleksibilan i omogućuje pripravu keramičkih prevlaka i slojeva, vlakana i poroznih struktura. „Geliranje“ metalnih kompleksa rijetko doista uključuje nastajanja gela. Polazi se iz vodene otopine soli metala koji se žele ugraditi u keramiku, uz dodatak organskog liganda koji nakon iskuhavanja otopine tvori homogeni organometalni „gel“. Dalja toplinska obrada ne razlikuje se od one pravoga gela. Koprecipitacija također kreće iz vodene otopine, no čvrsti međuprodukt nastaje dodavanjem taložnog sredstva (karbonata, oksalata, lužine). Pri tom je nužno postići paralelno sutaloženje svih komponenata otopine kako bi se dobio homogeni talog. To nije uvijek moguće, što znatno ograničava primjenjivost postupka. Hidrotermalni postupak ne zahtijeva dodatnu toplinsku obradu čvrstog međuprodukta, već izravno daje ciljani produkt. Vodena otopina soli zagrijava se u visokotlačnoj posudi iznad vrelišta vode, čijim isparavanjem nastaje visoki tlak. Ako se koristi neko drugo otapalo, postupak se zove solvotermalnim. Da bi se ovim postupcima uistinu pripravio ciljani keramički materijal, potrebno je dobro poznavati i točno nadzirati utjecaj parametara priprave. Postupci mogu biti vrlo osjetljivi na male promjene parametara, te će biti dani neki primjeri iz iskustva autora.

sol-gel postupak ; geliranje metalnih kompleksa ; hidrotermalni postupak ; koprecipitacija

nije evidentirano