Hondakin industrial batzuk mullita zeramika ekoizteko erabilgarriak direla frogatzen da. Hondakin industrial hauek oxido metaliko jakin batzuetan aberatsak dira, hala nola silizea (SiO2) eta alumina (Al2O3). Horrek hondakinei mullita zeramika prestatzeko abiapuntu gisa erabiltzeko aukera ematen die. Berrikuspen-paper honen helburua hainbat hondakin industrial erabiltzen zituzten mullita zeramika prestatzeko metodoak biltzea eta berrikustea da. Berrikuspen honek prestaketan erabilitako sinterizazio-tenperaturak eta gehigarri kimikoak eta haren ondorioak deskribatzen ditu. Hainbat industria-hondakinetatik prestatutako mullita-zeramikaren erresistentzia mekanikoaren eta hedapen termikoaren konparaketa ere jorratu zen lan honetan.
Mullita, normalean 3Al2O3∙2SiO2 gisa adierazita, zeramikazko material bikaina da bere propietate fisiko apartagatik. Urtze-puntu altua du, dilatazio termiko koefiziente baxua, tenperatura altuetan erresistentzia handia eta shock termikoa eta erresistentzia du [1]. Ezohiko propietate termiko eta mekaniko horiei esker, materiala erregogorrak, labeko altzariak, bihurgailu katalitikoetarako substratuak, labe-hodiak eta bero-ezkutuak bezalako aplikazioetan erabiltzeko aukera ematen dute.
Mullita Eskoziako Mull uhartean mineral urri gisa soilik aurki daiteke [2]. Naturan dagoen arraroa denez, industrian erabiltzen diren mullita zeramika guztiak gizakiak eginak dira. Ikerketa asko egin da mullita zeramika aitzindari desberdinak erabiliz prestatzeko, industria/laborategiko kimikotik [3] edo naturalean dauden aluminosilikato mineraletatik [4]. Hala ere, hasierako material horien kostua garestia da, aldez aurretik sintetizatu edo ustiatzen diren. Urteak daramatzate ikertzaileek mullita zeramika sintetizatzeko alternatiba ekonomikoak bilatzen. Horregatik, industria-hondakinetatik eratorritako mullita aitzindari ugari agertu dira literaturan. Hondakin industrial hauek silize eta alumina erabilgarria eduki handia dute, hauek mullita zeramika ekoizteko beharrezkoak diren konposatu kimiko ezinbestekoak dira. Hondakin industrial hauek erabiltzearen beste abantaila batzuk energia eta kostuak aurreztea dira, hondakinak desbideratu eta ingeniaritza-material gisa berrerabiliko balira. Gainera, horrek ingurumen-karga murrizten eta bere onura ekonomikoa areagotzen lagun dezake.
Elektrozeramika hutsezko hondakinak mullita zeramika sintetizatzeko erabil ote ziren ikertzeko, alumina hautsekin nahastutako elektrozeramika hutsak eta elektrozeramika hutsak lehengai gisa alderatu ziren. Lehengaien konposizioaren eta sinterizazio tenperaturaren ondorioak mikroegituran eta fisikoan. Mullite zeramikaren propietateak ikertu ziren. XRD eta SEM erabili ziren faseen konposizioa eta mikroegitura aztertzeko.
Emaitzek erakusten dute mullitearen edukia handitzen dela sinterizazio-tenperatura igotzean, eta, aldi berean, dentsitatea handitu egiten dela. Lehengaiak elektrozeramikazko hondakin hutsak dira, beraz, sinterizazio-jarduera handiagoa da, eta sinterizazio-prozesua bizkortu daiteke eta dentsitatea ere handitu egiten da. Mullita elektrozeramika-hondakinek soilik prestatzen dutenean, dentsitatea eta konpresioaren indarra handienak dira, porositatea txikiena da eta propietate fisiko integralak onenak izango dira.
Kostu baxuko eta ingurumena errespetatzen duten alternatiben beharrak bultzatuta, ikerketa-ahalegin askok industria-hondakin ugari erabili dituzte abiapuntu gisa mullita zeramika ekoizteko. Prozesatzeko metodoak, sinterizazio tenperaturak eta gehigarri kimikoak berrikusi dira. Mullita aitzindariaren nahasketa, prentsaketa eta erreakzio sinterizazioa suposatzen zuen ibilbide tradizionala prozesatzeko metodoa izan zen gehien erabiltzen den metodoa, bere sinpletasunagatik eta kostu-eraginkortasunagatik. Metodo hau mullita zeramika porotsuak ekoizteko gai bada ere, ondoriozko mullita zeramikaren itxurazko porositateak % 50etik behera geratzen zirela jakinarazi zen. Bestalde, izoztutako galdaketak mullita zeramika oso porotsuak ekoizteko gai dela frogatu zen, %67ko itxurazko porositatearekin, 1500 °C-ko sinterizazio tenperatura oso altuan ere. Mullita ekoizteko erabiltzen diren sinterizazio tenperatura eta gehigarri kimiko ezberdinen berrikuspena egin da. Desiragarria da mullita ekoizteko 1500 °C-tik gorako sinterizazio-tenperatura erabiltzea, aurrekarian Al2O3 eta SiO2-ren arteko erreakzio-abiadura handiagoa delako. Hala ere, aitzindariaren ezpurutasunekin lotutako gehiegizko silize edukiak laginaren deformazioa edo urtzea ekar dezake tenperatura altuko sinterizazioan. Gehigarri kimikoei dagokienez, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 eta MoO3 sinterizazio-tenperatura jaisteko laguntza eraginkor gisa jakinarazi dira, V2O5, Y2O3-rekin ZrO2 eta 3Y-PSZ mullita zeramika dentsifikatzeko erabil daitezkeen bitartean. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 eta MgO bezalako gehigarri kimikoekin dopatzeak mullite biboteen hazkuntza anisotropikoa lagundu zuen, eta horrek, ondoren, mullite zeramikaren indar fisikoa eta gogortasuna hobetu zituen.
Argitalpenaren ordua: 2023-abuztuaren 29a