Preparação e caracterização estrutural de materiais cerâmicos obtidos via processo freeze-casting
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Processing and structural evaluation of ceramic materials prepared by freeze-casting method
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Resumo
Cerâmicas com porosidade controlada apresentam elevado potencial de aplicação como membranas para separação gasosa e
processos de dessalinização. As propriedades e o desempenho desses materiais estão diretamente relacionados ao seu processo de
fabricação. Assim, é de vital importância que as variáveis do processo utilizado sejam conhecidas e controladas. Neste trabalho,
cerâmicas porosas à base de alumina foram obtidas por meio do processo freeze-casting. Foram utilizados terc-butanol como
solvente e ácido cítrico como dispersante. As amostras foram fabricadas a partir de suspensões com concentrações de alumina
variando entre 15 e 30% em volume. Elas apresentaram redução linear da porosidade total (entre 48 e 73%) e porosidade fechada
inferior a 2%. A resistência à flexão desses materiais variou entre 3,6 ± 0,7 e 21,9 ± 0,6 MPa. Ensaios de microscopia eletrônica
de varredura e microtomografia de raios X revelaram que as amostras apresentaram elevada conectividade de poros e orientação
preferencial de poros. As alterações nas condições de processamento resultaram em materiais com estruturas porosas distintas,
demonstrando a versatilidade do processo freeze-casting.
Abstract
Porous materials have attracted great attention as a new class of materials with a wide range of applications, including membranes
for gas separation and desalination. It is well established that the properties of porous ceramic materials are related to the
manufacturing process. Thus, the knowledge and control of the process parameters is a key issue for tailoring the properties of
these materials. In this work alumina-based supports were prepared using tert-butyl alcohol as the solvent and citric acid as the
dispersant. When the solid loading was increased from 15 to 30 vol%, the total porosity of the alumina ceramic decreased linearly
from 73 to 48%. The samples showed a closed porosity below 2%. The flexural strength of these materials ranged from 3.6 ± 0.7 to
21.9 ± 0.6 MPa. The freeze-cast porous alumina was examined by scanning electron microscopy, and X-ray microtomography. The
obtained samples exhibited a well-connected and ordered pore network. The results obtained in this work confirm the versatility of
freeze-casting process for preparing porous ceramic materials.
Assunto
Alumina, Materiais porosos
Palavras-chave
Alumina, Freeze-casting, Materiais porosos
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