Ceramika nanoproszkowa jako alternatywa dla metali
Noże, koła zębate i łożyska najczęściej wykonuje się z metalu. Nanoproszki ceramiczne mogą być doskonałą alternatywą dla metali, jeśli chodzi o produkcję noży oraz innych części stosowanych w technologiach medycznych, mikroreaktorach i mikroczujnikach. Aby wykorzystać ten potencjał, europejscy naukowcy biorący udział w projekcie "Narzędzia tnące i miniaturowe części o złożonej geometrii oparte na nanoproszkach" (Nanoceram) postanowili stworzyć chemiczną technologię plazmową produkcji nanoproszków, umożliwiającą modyfikowanie ich powierzchni pod kątem standardowego odlewania żelowego, formowania wtryskowego i prasowania. Ponadto chcieli opracować metody spiekania do produkcji gęstych materiałów o mikrostrukturze nanocząsteczkowej. Badacze koncentrowali się na możliwości wykorzystania azotku krzemu (Si3N4) w narzędziach do cięcia drewna oraz powłok cyrkonowych (Y) stabilizowanych tlenkiem itru (ZrO2) do części stosowanych w medycynie i mikrourządzeniach. Udało się wyprodukować cztery partie plazmowych proszków Si3N4, w wymaganej jakości i ilości. Oprócz tego dokonano modyfikacji powierzchni nanoproszków, uzyskując dobre rozproszenie cząsteczek i wysokie wartości obciążeń. Opracowano procedurę odlewania żelowego do produkcji części z czystego proszku plazmowego Si3N4 lub jego mieszanin. Wytworzone płytki były wolne od wad i charakteryzowały się doskonałą wytrzymałością na zginanie, twardością i odpornością na pękanie. Ponadto części uformowane z proszku plazmowego Si3N4 lub jego mieszanin metodą odlewania żelowego, formowania wtryskowego proszku metalowego (MPIM) i prasowania izostatycznego na zimno (CIP) spieczono, aby zoptymalizować parametry spiekania. Frezy wykonane z Si3N4 przetestowano względem frezów metalowych. Mimo że podczas cięcia nożami ceramicznymi powstawały odpryski, badania przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego emisji pola wykazały, że krawędzie nie były uszkodzone. Dzięki projektowi Nanoceram powstała nowa cenna technologia, która powinna umożliwić produkcję noży do cięcia drewna oraz urządzeń medycznych i mikrourządzeń z nanoproszkowych materiałów ceramicznych przy pomocy standardowych metod formowania, takich jak odlewanie żelowe, formowanie wtryskowe czy prasowanie.
