Ученые нашли новый «рецепт» прочной керамики для медицинских имплантов

Ученые Томского политехнического университета и Томского научного центра СО РАН предложили новый подход к получению порошка форстерита для прочной керамики. Такой материал может применяться в огнеупорных изделиях, электронике и биомедицинских имплантатах, сообщает ТПУ.

Форстерит представляет собой соединение магния, кремния и кислорода. Благодаря прочности и устойчивости к высоким температурам он подходит для производства керамических материалов.

Однако для качественной форстеритовой керамики нужны порошки высокой чистоты с частицами близкого размера и формы. Получить такое сырье из природных материалов сложно из-за неоднородного состава и склонности частиц к слипанию.

Томские исследователи предложили использовать новый золь-гель метод. Они смешали кремнийсодержащее вещество, нитрат магния и специальный полимер в кислой среде. В результате образовались сферические заготовки размером от 1 до 5 микрометров.

При нагреве выше 900 градусов Цельсия такие заготовки превращаются в чистый форстеритовый порошок. Ученые также установили, что при неподходящих условиях синтеза частицы могут слипаться в крупные капли размером до 50 микрометров, что ухудшает качество материала.

Нежелательной оказалась и промывка спиртом. Она вымывала магний и нарушала нужное соотношение компонентов. После оптимизации метода эти проблемы удалось снизить.

Ассистент Научно-образовательного центра имени Н. М. Кижнера ТПУ Александр Меженин отметил, что полученный продукт точнее называть полусферическим. По его словам, микросферы составляют примерно половину всех частиц, а остальная часть приходится на субмикроскопические частицы, преимущественно оксида магния.

При этом даже в таком виде порошок показал хорошую формуемость. Из него можно получать плотную и качественную форстеритовую керамику.

Для проверки свойств ученые спрессовали керамические образцы и обожгли их при температуре от 1300 до 1600 градусов Цельсия. Готовая керамика показала относительную плотность 91 процент, открытую пористость 1,3 процента и прочность на изгиб 202 мегапаскаля.

Эти характеристики сопоставимы со свойствами материалов, которые получают из нанопорошков другими технологиями.

Результаты работы опубликованы в журнале Ceramics International. В дальнейшем исследователи планируют проверить, как сферические порошки поведут себя в реальных процессах формования, включая суспензии для трехмерной печати, литье и экструзию.

Рекомендуем также:

1. Груши твердые, а уже пора снимать: почему некоторые сорта лучше дозревают не на дереве
2. Клубника после урожая выглядит уставшей: что действительно нужно кустам до холодов
3. Лук после уборки не отправляю сразу в погреб: этот этап важнее красивой сухой шелухи
4. Маленькие пирожки, из которых при укусе вытекает бульон: рецепт настоящих пермских посикунчиков
5. Итальянский пирог с яблоками получается почти полностью из начинки: рецепт тонкой домашней выпечки