முல்லைட் பீங்கான்களை ஒருங்கிணைக்க தூய எலக்ட்ரோசெராமிக்ஸ் கழிவுகள் பயன்படுத்தப்படுமா?

சில தொழில்துறை கழிவுகள் முல்லைட் மட்பாண்ட உற்பத்தியில் பயனுள்ளதாக இருக்கும். இந்தத் தொழிற்சாலைக் கழிவுகள் சிலிக்கா (SiO2) மற்றும் அலுமினா (Al2O3) போன்ற சில உலோக ஆக்சைடுகளால் நிறைந்துள்ளன. இது முல்லைட் மட்பாண்ட தயாரிப்புக்கான தொடக்க மூலப்பொருளாக பயன்படுத்தப்படும் திறனை கழிவுகளுக்கு வழங்குகிறது. இந்த ஆய்வுக் கட்டுரையின் நோக்கம், பல்வேறு தொழில்துறை கழிவுகளை தொடக்கப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்திய பல்வேறு முல்லைட் மட்பாண்ட தயாரிப்பு முறைகளைத் தொகுத்து மதிப்பாய்வு செய்வதாகும். தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படும் சின்டரிங் வெப்பநிலை மற்றும் இரசாயன சேர்க்கைகள் மற்றும் அதன் விளைவுகளையும் இந்த மதிப்பாய்வு விவரிக்கிறது. பல்வேறு தொழில்துறை கழிவுகளிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்ட முல்லைட் பீங்கான்களின் இயந்திர வலிமை மற்றும் வெப்ப விரிவாக்கம் ஆகிய இரண்டின் ஒப்பீடும் இந்த வேலையில் கவனிக்கப்பட்டது.

முல்லைட், பொதுவாக 3Al2O3∙2SiO2 என குறிப்பிடப்படுகிறது, அதன் அசாதாரண இயற்பியல் பண்புகள் காரணமாக ஒரு சிறந்த பீங்கான் பொருள். இது அதிக உருகுநிலை, குறைந்த வெப்ப விரிவாக்க குணகம், அதிக வெப்பநிலையில் அதிக வலிமை மற்றும் வெப்ப அதிர்ச்சி மற்றும் க்ரீப் எதிர்ப்பு ஆகிய இரண்டையும் கொண்டுள்ளது [1]. இந்த அசாதாரண வெப்ப மற்றும் இயந்திர பண்புகள் பயனற்ற சாதனங்கள், சூளை தளபாடங்கள், வினையூக்கி மாற்றிகளுக்கான அடி மூலக்கூறுகள், உலை குழாய்கள் மற்றும் வெப்பக் கவசங்கள் போன்ற பயன்பாடுகளில் பொருளைப் பயன்படுத்த உதவுகின்றன.

முல்லைட்டை ஸ்காட்லாந்தின் முல் தீவு [2] இல் அரிதான கனிமமாக மட்டுமே காணலாம். இயற்கையில் அதன் அரிதான இருப்பு காரணமாக, தொழில்துறையில் பயன்படுத்தப்படும் அனைத்து முல்லைட் பீங்கான்களும் மனிதனால் உருவாக்கப்பட்டவை. பல்வேறு முன்னோடிகளைப் பயன்படுத்தி முல்லைட் மட்பாண்டங்களைத் தயாரிப்பதற்கு, தொழில்துறை/ஆய்வகத் தர இரசாயனம் [3] அல்லது இயற்கையாக நிகழும் அலுமினோசிலிகேட் தாதுக்கள் [4] ஆகியவற்றிலிருந்து தொடங்குவதற்கு அதிக ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், இந்த தொடக்கப் பொருட்களின் விலை விலை உயர்ந்தது, அவை முன்பே தொகுக்கப்பட்ட அல்லது வெட்டப்படுகின்றன. பல ஆண்டுகளாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் முல்லைட் மட்பாண்டங்களை ஒருங்கிணைக்க பொருளாதார மாற்றுகளைத் தேடி வருகின்றனர். எனவே, தொழில்துறை கழிவுகளில் இருந்து பெறப்பட்ட ஏராளமான முல்லைட் முன்னோடிகள் இலக்கியங்களில் பதிவாகியுள்ளன. இந்த தொழிற்சாலை கழிவுகளில் பயனுள்ள சிலிக்கா மற்றும் அலுமினாவின் அதிக உள்ளடக்கம் உள்ளது, அவை முல்லைட் பீங்கான்களை உற்பத்தி செய்ய தேவையான அத்தியாவசிய இரசாயன கலவைகள் ஆகும். இந்தத் தொழிற்சாலைக் கழிவுகளைப் பயன்படுத்துவதால் ஏற்படும் மற்ற நன்மைகள், கழிவுகளைத் திருப்பி ஒரு பொறியியல் பொருளாக மீண்டும் பயன்படுத்தினால் ஆற்றல் மற்றும் செலவு மிச்சமாகும். மேலும், இது சுற்றுச்சூழல் சுமையை குறைக்கவும் அதன் பொருளாதார நன்மையை அதிகரிக்கவும் உதவும்.

தூய எலக்ட்ரோசெராமிக் கழிவுகளை முல்லைட் செராமிக்ஸ், அலுமினா பவுடர்கள் கலந்த தூய எலக்ட்ரோசெராமிக் கழிவுகள் மற்றும் மூலப்பொருட்களாக உள்ள தூய எலக்ட்ரோ செராமிக் கழிவுகள் ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைக்க பயன்படுத்த முடியுமா என்பதை ஆராய்வதற்காக. முல்லைட் பீங்கான் பண்புகள் ஆராயப்பட்டன. XRD மற்றும் SEM ஆகியவை கட்ட கலவை மற்றும் நுண் கட்டமைப்பைப் படிக்க பயன்படுத்தப்பட்டன.

சின்டெரிங் வெப்பநிலையை அதிகரிப்பதன் மூலம் முல்லைட்டின் உள்ளடக்கம் அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் மொத்த அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது என்று முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மூலப்பொருட்கள் தூய எலக்ட்ரோசெராமிக்ஸ் கழிவுகள் ஆகும், இதனால் சின்டரிங் செயல்பாடு அதிகமாக உள்ளது, மேலும் சின்டரிங் செயல்முறையை துரிதப்படுத்தலாம், மேலும் அடர்த்தியும் அதிகரிக்கிறது. முல்லைட் எலக்ட்ரோசெராமிக்ஸ் கழிவுகளால் மட்டுமே தயாரிக்கப்படும் போது, ​​மொத்த அடர்த்தி மற்றும் சுருக்க வலிமை மிகப்பெரியது, போரோசிட்டி சிறியது மற்றும் விரிவான இயற்பியல் பண்புகள் சிறந்ததாக இருக்கும்.

குறைந்த விலை மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மாற்றுகளின் தேவையால் உந்தப்பட்டு, பல ஆராய்ச்சி முயற்சிகள் முல்லைட் மட்பாண்டங்களை உற்பத்தி செய்ய பல்வேறு தொழில்துறை கழிவுகளை தொடக்கப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தியுள்ளன. செயலாக்க முறைகள், சிண்டரிங் வெப்பநிலை மற்றும் இரசாயன சேர்க்கைகள் ஆகியவை மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. முல்லைட் முன்னோடியின் கலவை, அழுத்துதல் மற்றும் எதிர்வினை சிண்டரிங் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய பாரம்பரிய வழி செயலாக்க முறையானது அதன் எளிமை மற்றும் செலவு செயல்திறன் காரணமாக மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறையாகும். இந்த முறை நுண்ணிய முல்லைட் மட்பாண்டங்களை உற்பத்தி செய்ய முடிந்தாலும், விளைவான முல்லைட் பீங்கான்களின் வெளிப்படையான போரோசிட்டிகள் 50% க்கும் குறைவாக இருப்பதாக தெரிவிக்கப்பட்டது. மறுபுறம், உறைதல் வார்ப்பு 1500 °C இன் மிக அதிக சின்டெரிங் வெப்பநிலையில் கூட, 67% வெளிப்படையான போரோசிட்டியுடன், அதிக நுண்துளைகள் கொண்ட முல்லைட் செராமிக் உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்று காட்டப்பட்டது. முல்லைட் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் சின்டரிங் வெப்பநிலை மற்றும் பல்வேறு இரசாயன சேர்க்கைகள் பற்றிய ஆய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது. முன்னோடியில் Al2O3 மற்றும் SiO2 க்கு இடையே அதிக எதிர்வினை வீதம் இருப்பதால், முல்லைட் உற்பத்திக்கு 1500 °Cக்கு மேல் சின்டரிங் வெப்பநிலையைப் பயன்படுத்துவது விரும்பத்தக்கது. இருப்பினும், முன்னோடியில் உள்ள அசுத்தங்களுடன் தொடர்புடைய அதிகப்படியான சிலிக்கா உள்ளடக்கம், உயர்-வெப்பநிலை சின்டரிங் போது மாதிரி சிதைவு அல்லது உருகலுக்கு வழிவகுக்கும். இரசாயன சேர்க்கைகளைப் பொறுத்தவரை, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 மற்றும் MoO3 ஆகியவை சின்டெரிங் வெப்பநிலையைக் குறைப்பதற்கு பயனுள்ள உதவியாகப் பதிவாகியுள்ளன, அதே சமயம் V2O5, Y2O3-டோப் செய்யப்பட்ட ZrO2 மற்றும் 3Y-PSZ ஆகியவை முல்லைட் மட்பாண்டங்களுக்கான அடர்த்தியை மேம்படுத்த பயன்படுத்தப்படலாம். AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, மற்றும் MgO போன்ற இரசாயன சேர்க்கைகளுடன் கூடிய ஊக்கமருந்து முல்லைட் விஸ்கர்களின் அனிசோட்ரோபிக் வளர்ச்சிக்கு உதவியது, இது பின்னர் முல்லைட் பீங்கான்களின் உடல் வலிமையையும் கடினத்தன்மையையும் மேம்படுத்தியது.