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Formature semplici e complesse

Nella tecnica di foaming diretto, molecole di gas vengono generate per via fisica o chimica ed inglobate in una sospensione ceramica o ibrida; la sospensione stabilizzata viene essiccata ed eventualmente sinterizzata.

Principali caratteristiche della tecnica:

  • possono essere ottenute porosità fino al 97 vol%
  • è molto flessibile in termini di composizione chimica del materiale e microstruttura ottenibile
  • sono realizzabili strutture porose con dimensione dei pori variabili dal micron fino alla scala millimetrica
  • proprietà meccaniche in genere superiori a quelle ottenibili con altre tecniche

Gli aspetti chiave sono la stabilizzazione e il consolidamento delle schiume, che allo stato umido sono termodinamicamente instabili: processi di drenaggio della fase liquida e di coalescenza delle bolle portano a degradazione e distruzione della struttura.

Per controllare l’evoluzione di una sospensione acquosa ‘schiumosa’ di polvere ceramica possono essere utilizzati degli agenti stabilizzanti come i tensioattivi, molecole a lunga catena che si adsorbono alla bolla di gas e con l’estremità idrofila si ancorano alla fase acquosa.

Il processo si complica nel caso di ceramici compositi, in cui si deve realizzare la stabilizzazione di una sospensione composta di diverse polveri ceramiche, aventi quindi diverse caratteristiche (densità, granulometria, proprietà superficiali, ecc).

La Figura 1 mostra alcune microstrutture ottenute con il foaming diretto.

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Esistono anche tecniche di foaming indiretto, che si basano sull’uso di fasi sacrificali, che devono quindi essere poi eliminate (per esempio mediante trattamento termico, lisciviazione, ecc.). La struttura porosa ceramica ottenuta può essere la replica della struttura della fase porosa sacrificale oppure la fase sacrificale è utilizzata come templante dei pori del ceramico.

La Figura 2 mostra alcune microstrutture ottenute con il foaming indiretto.

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 STRUMENTAZIONE DISPONIBILE

  • Strumentazione volta allo studio e messa a punto di sospensioni stabili (spettroscopia elettroacustica per lo studio del Potenziale Zeta in funzione del pH e del disperdente ottimale).
  • Preparazione di sospensioni stabili mediante miscelazione ad umido.
  • Trattamenti termici per consolidare e assicurare le caratteristiche chimico-composizionali volute (forni con regolazione della velocità di riscaldamento e in atmosfera controllata).
  • Strumentazione di indagine microstrutturale (microscopia elettronica a scansione, porosimetria a mercurio) e compositiva (analisi chimica, diffrattometria dei RX).