ముల్లైట్ సిరామిక్స్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి స్వచ్ఛమైన ఎలక్ట్రోసెరామిక్స్ వ్యర్థాలను ఉపయోగించవచ్చా?

కొన్ని పారిశ్రామిక వ్యర్థాలు ముల్లైట్ సిరామిక్స్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగపడతాయని చూపబడింది. ఈ పారిశ్రామిక వ్యర్థాలలో సిలికా (SiO2) మరియు అల్యూమినా (Al2O3) వంటి కొన్ని మెటల్ ఆక్సైడ్‌లు పుష్కలంగా ఉంటాయి. ఇది ముల్లైట్ సిరామిక్స్ తయారీకి ప్రారంభ మెటీరియల్ మూలంగా వ్యర్థాలను ఉపయోగించుకునే సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది. ఈ సమీక్షా పత్రం యొక్క ఉద్దేశ్యం వివిధ రకాల పారిశ్రామిక వ్యర్థాలను ప్రారంభ పదార్థాలుగా ఉపయోగించిన వివిధ ములైట్ సిరామిక్స్ తయారీ పద్ధతులను సంకలనం చేయడం మరియు సమీక్షించడం. ఈ సమీక్ష తయారీలో ఉపయోగించే సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు రసాయన సంకలనాలు మరియు దాని ప్రభావాలను కూడా వివరిస్తుంది. వివిధ పారిశ్రామిక వ్యర్థాల నుండి తయారు చేయబడిన ముల్లైట్ సిరామిక్స్ యొక్క యాంత్రిక బలం మరియు ఉష్ణ విస్తరణ రెండింటి యొక్క పోలిక కూడా ఈ పనిలో ప్రస్తావించబడింది.

ముల్లైట్, సాధారణంగా 3Al2O3∙2SiO2గా సూచించబడుతుంది, దాని అసాధారణ భౌతిక లక్షణాల కారణంగా ఒక అద్భుతమైన సిరామిక్ పదార్థం. ఇది అధిక ద్రవీభవన స్థానం, తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం, అధిక-ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక బలం మరియు థర్మల్ షాక్ మరియు క్రీప్ రెసిస్టెన్స్ రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది [1]. ఈ అసాధారణ థర్మల్ మరియు మెకానికల్ లక్షణాలు వక్రీభవన పదార్థాలు, కొలిమి ఫర్నిచర్, ఉత్ప్రేరక కన్వర్టర్‌ల కోసం సబ్‌స్ట్రేట్‌లు, ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లు మరియు హీట్ షీల్డ్‌లు వంటి అప్లికేషన్‌లలో పదార్థాన్ని ఉపయోగించడానికి వీలు కల్పిస్తాయి.

ముల్లైట్ స్కాట్లాండ్‌లోని ముల్ ఐలాండ్‌లో అరుదైన ఖనిజంగా మాత్రమే కనుగొనబడుతుంది [2]. ప్రకృతిలో దాని అరుదైన ఉనికి కారణంగా, పరిశ్రమలో ఉపయోగించే అన్ని ములైట్ సిరామిక్స్ మానవ నిర్మితమైనవి. పారిశ్రామిక/ప్రయోగశాల గ్రేడ్ రసాయనం [3] లేదా సహజంగా లభించే అల్యూమినోసిలికేట్ మినరల్స్ [4] నుండి వివిధ పూర్వగాములను ఉపయోగించి ముల్లైట్ సిరామిక్‌లను సిద్ధం చేయడానికి చాలా పరిశోధనలు జరిగాయి. అయినప్పటికీ, ఈ ప్రారంభ పదార్థాల ధర ఖరీదైనది, ఇది ముందుగానే సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది లేదా తవ్వబడుతుంది. సంవత్సరాలుగా, పరిశోధకులు ముల్లైట్ సిరామిక్స్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఆర్థిక ప్రత్యామ్నాయాల కోసం చూస్తున్నారు. అందువల్ల, పారిశ్రామిక వ్యర్థాల నుండి ఉద్భవించిన అనేక ముల్లైట్ పూర్వగాములు సాహిత్యంలో నివేదించబడ్డాయి. ఈ పారిశ్రామిక వ్యర్థాలు ఉపయోగకరమైన సిలికా మరియు అల్యూమినా యొక్క అధిక కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి ములైట్ సిరామిక్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన రసాయన సమ్మేళనాలు. ఈ పారిశ్రామిక వ్యర్థాలను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ఇతర ప్రయోజనాలు ఏమిటంటే, వ్యర్థాలను మళ్లించి, ఇంజినీరింగ్ మెటీరియల్‌గా తిరిగి ఉపయోగించినట్లయితే శక్తి మరియు ఖర్చు ఆదా అవుతుంది. ఇంకా, ఇది పర్యావరణ భారాన్ని తగ్గించడానికి మరియు దాని ఆర్థిక ప్రయోజనాన్ని మెరుగుపరచడానికి కూడా సహాయపడుతుంది.

స్వచ్ఛమైన ఎలక్ట్రోసెరామిక్స్ వ్యర్థాలను ముల్లైట్ సిరామిక్స్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చో లేదో పరిశోధించడానికి, అల్యూమినా పౌడర్‌లతో కలిపిన స్వచ్ఛమైన ఎలక్ట్రోసెరామిక్స్ వ్యర్థాలు మరియు ముడి పదార్థాల వలె స్వచ్ఛమైన ఎలక్ట్రోసెరామిక్స్ వ్యర్థాలను పోల్చారు. ములైట్ సిరామిక్ యొక్క లక్షణాలు పరిశోధించబడ్డాయి. దశ కూర్పు మరియు మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ను అధ్యయనం చేయడానికి XRD మరియు SEM ఉపయోగించబడ్డాయి.

సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత పెరగడంతో ముల్లైట్ కంటెంట్ పెరిగిందని మరియు అదే సమయంలో బల్క్ డెన్సిటీ పెరుగుతుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. ముడి పదార్థాలు స్వచ్ఛమైన ఎలక్ట్రోసెరామిక్స్ వ్యర్థాలు, అందువల్ల సింటరింగ్ కార్యకలాపాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి మరియు సింటరింగ్ ప్రక్రియను వేగవంతం చేయవచ్చు మరియు సాంద్రత కూడా పెరుగుతుంది. ముల్లైట్‌ను ఎలక్ట్రోసెరామిక్స్ వ్యర్థాలతో మాత్రమే తయారు చేసినప్పుడు, బల్క్ డెన్సిటీ మరియు కంప్రెసివ్ స్ట్రెంగ్త్ ఎక్కువగా ఉంటుంది, సారంధ్రత చిన్నది మరియు సమగ్ర భౌతిక లక్షణాలు ఉత్తమంగా ఉంటాయి.

తక్కువ-ధర మరియు పర్యావరణ అనుకూల ప్రత్యామ్నాయాల అవసరాన్ని బట్టి, అనేక పరిశోధన ప్రయత్నాలు ముల్లైట్ సిరామిక్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి వివిధ పారిశ్రామిక వ్యర్థాలను ప్రారంభ పదార్థాలుగా ఉపయోగించాయి. ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులు, సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు రసాయన సంకలనాలు సమీక్షించబడ్డాయి. ముల్లైట్ పూర్వగామి యొక్క మిక్సింగ్, నొక్కడం మరియు ప్రతిచర్య సింటరింగ్‌ను కలిగి ఉన్న సాంప్రదాయ రూట్ ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి దాని సరళత మరియు వ్యయ ప్రభావం కారణంగా సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతి. ఈ పద్ధతి పోరస్ ముల్లైట్ సిరామిక్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలిగినప్పటికీ, ఫలితంగా వచ్చే ముల్లైట్ సిరామిక్ యొక్క స్పష్టమైన సచ్ఛిద్రత 50% కంటే తక్కువగా ఉన్నట్లు నివేదించబడింది. మరోవైపు, ఫ్రీజ్ కాస్టింగ్ 1500 °C చాలా ఎక్కువ సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా 67% స్పష్టమైన సచ్ఛిద్రతతో అధిక పోరస్ ముల్లైట్ సిరామిక్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదని చూపబడింది. ముల్లైట్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు వివిధ రసాయన సంకలనాల సమీక్ష జరిగింది. పూర్వగామిలో Al2O3 మరియు SiO2 మధ్య అధిక ప్రతిచర్య రేటు కారణంగా, ముల్లైట్ ఉత్పత్తి కోసం 1500 °C కంటే ఎక్కువ సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను ఉపయోగించడం మంచిది. అయినప్పటికీ, పూర్వగామిలోని మలినాలతో అనుబంధించబడిన అధిక సిలికా కంటెంట్ అధిక-ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్ సమయంలో నమూనా వైకల్యానికి లేదా మెల్ట్‌డౌన్‌కు దారితీయవచ్చు. రసాయన సంకలనాల విషయానికొస్తే, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 మరియు MoO3 సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడానికి సమర్థవంతమైన సహాయంగా నివేదించబడ్డాయి, అయితే V2O5, Y2O3-డోప్డ్ ZrO2 మరియు 3Y-PSZ ముల్లైట్ సెరామిక్స్ కోసం సాంద్రతను ప్రోత్సహించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, మరియు MgO వంటి రసాయన సంకలితాలతో డోపింగ్ ముల్లైట్ మీసాల యొక్క అనిసోట్రోపిక్ పెరుగుదలకు తోడ్పడింది, ఇది ముల్లైట్ సెరామిక్స్ యొక్క భౌతిక బలాన్ని మరియు దృఢత్వాన్ని పెంచింది.