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Sintesi di polveri ceramiche avanzate nanostrutturate

Boruri dei metalli di transizione

Responsabile: Luca Zoli

Personale coinvolto: Diletta Sciti, Pietro Galizia, Laura Silvestroni, Paola Pinasco, Andreana Piancastelli

I ceramici ultra-refrattari (Ultra High Temperature Ceramics), come boruri e carburi dei metalli di transizione, sono materiali promettenti per le applicazioni in ambienti severi, nel settore aerospaziale e nel nucleare come protezioni termiche, nel campo solare, come assorbitori di energia solare, nei trasporti come freni a disco. Gli UHTC possiedono proprietà molto vantaggiose, come punti di fusione molto alti o buone proprietà termo-meccaniche ad alta temperatura, che possono essere sfruttate per aumentare le temperature di esercizio delle componentistiche.
Il processo di sinterizzazione da polveri ceramiche commerciali richiede altissime temperature. Le polveri nanostrutturate ad elevata superficie specifica dei boruri dei metalli di transizione offrono diversi vantaggi:

  • alta reattività durante la sinterizzazione;
  • aumentata stabilità delle sospensioni ceramiche;
  • specifiche morfologie delle particelle, (piattine, aghiformi, sfere cave).

CNR-ISTEC realizza queste polveri partendo da sodio boroidruro e ossidi dei metalli di transizione e trattamento a temperature <1000°C.

A sinistra) Schema di sintesi della polvere e dimensione dei cristalliti di cinque boruri elaborata tramite raggi X; A destra) immagine a confronto delle polveri di partenza (ossidi) e delle polveri di sintesi (boruri) ottenute

 

Strumenti e Processi

  • Miscelazione di polveri
  • Trattamento termico in gas inerte in forno tubolare
  • Analisi della superficie specifica
  • Determinazione della dimensioni di grani raggi X

Principali collaborazioni

  • Università del North Carolina
  • Centro di ricerca di AIRBUS
  • Tecnalia

Progetti

Pubblicazioni e brevetti

  • L. Zoli, A.L. Costa, D. Sciti, Synthesis of nanosized zirconium diboride powder via oxide-borohydride solid-state reaction, Scr. Mater. 109 (2015) 100–103.
  • L. Zoli, P. Galizia, L. Silvestroni, D. Sciti, Synthesis of group IV and V metal diboride nanocrystals via borothermal reduction with sodium borohydride J Am Ceram Soc, 101 (6), (2018) 2627-2637. doi: 10.1111/jace.15401