Получение керамических волокон оксида алюминия биомиметическим методом с ультразвуковой интенсификацией пропитки целлюлозных темплатов

М.Ф. Бутман, Н.Е. Кочкина, В.В. Макаров, А.В. Кнотько показать трудоустройства и электронную почту
Получена 25 декабря 2014; Принята 03 марта 2015;
Цитирование: М.Ф. Бутман, Н.Е. Кочкина, В.В. Макаров, А.В. Кнотько. Получение керамических волокон оксида алюминия биомиметическим методом с ультразвуковой интенсификацией пропитки целлюлозных темплатов. Письма о материалах. 2015. Т.5. №1. С.61-66
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2015-1-61-66

Аннотация

Предложен биотемплантный способ получения мезопористого волокнистого оксида алюминия с применением интенсифицирующего ультразвукового воздействия на пропитку целлюлозных волокнистых матриц раствором соли-прекурсора. В качестве матриц использовали целлюлозу древесной массы в виде листового материала и хлопка в виде ткани, в качестве прекурсора – сульфат алюминия. По завершении пропитки образцы отжимали на центрифуге, высушивали и обжигали при температурах 900 – 1200° C. Процесс получения волокон оксида алюминия, а также его структуру и свойства оценивали методами ДСК/ТГ, рентгенофазового анализа, оптической и сканирующей электронной микроскопии, адсорбции/десорбции азота. Показано, что интенсификация пропитки с помощью ультразвука способствует более высокой степени заполнения капиллярно-порового объема исходной волокнистой матрицы, а также значительно сокращает время пропитки. Установлено, что вне зависимости от способа пропитки биотемплата керамические волокна, полученные при температуре 900° C, представляют собой оксид алюминия в γ - фазе. Повышение температуры обжига до 1200° С приводит к трансформации образцов в α-корунд. Сформованные керамические волокнистые системы являются пористыми телами, состоящими из агрегированных частиц. Фибриллярная морфология волокон оксида алюминия повторяет таковую у исходных биотемплатов. Показатели по удельной поверхности и объему пор керамических волокон, полученных с применением ультразвука, имеют более высокие значения по сравнению с волокнами оксида алюминия, сформованными методом иммерсионного смачивания. Кроме того, использование ультразвука на стадии пропитки биотемплата способствует сужению распределения пор по размерам в образцах оксида алюминия.

Ссылки (15)

1. C. Zollfrank, P. Cromme, H. Scheel, M. H. Kostova, K. Gutbrod, S. Gruber, D. Van Opdenbosch. Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials. 1 (1), 13-25 (2012). Crossref
2. T. M. Ul'yanova, N. P. Krut'ko, L. V. Titova, E. S. Paemurd, S. V. Medichenko, O. Yu. Kalmychkova. Fibre Chemistry. 37 (5), 332-337 (2005). (in Russian) [Т. М. Ульянова, Н. П. Крутько, Л. В. Титова, Е. С. Паэмурд, С. В Медиченко, О. Ю. Калмычкова. Хим. волокна. 37 (5), 16-20 (2005).]. Crossref
3. M. Patel, B. K. Padhi. J. Mater. Sci. 25 (2), 1335-1343 (1990). Crossref
4. M. Benitez-Guerrero, L. A. Perez-Maqueda, P. E. Sanchez-Jimenez, J. Pascual-Cosp. Microporous Mesoporous Mater. 185 (1), 167-178 (2014). Crossref
5. A. N. Shigapov, G. W. Graham, R. W. McCabe, Jr H. K. Plummer. Appl. Catal. A 210 (1-2), 287-300 (2001). Crossref
6. T. Fan, B. Sun, J. Gu, D. Zhang, L. W. M. Lau. Scripta Mater. 53 (7), 893-897 (2005). Crossref
7. K. E. Perepelkin. Structura i svoistva volokon. M. Chimiya. (1985) 208 p. (in Russian) [K. E. Перепелкин. Структура и свойства волокон. М. Химия. (1985) 208 с.].
8. F. L. Alter Pesockii. Fhyzicheskiye metody intensifikacii krashenia i otdelki tekstilnykh materialov. M. Legkaya industriya. (1979) 71 p. (in Russian) [Ф. Л. Альтер Песоцкий. Физические методы интенсификации процессов крашения и отделки текстильных материалов. М. Легкая индустрия. (1979) 71 с.].
9. T. J. Mason, J. P. Lorimer. Applied Sonochemistry: Uses of Power Ultrasound in Chemistry and Processing. Wiley-VCH. (2002) 303 p.
10. GOST 27015-86. Paper and board. Methods for determining thickness, density and specific volume. (in Russian) [ГОСТ 27015-86. Бумага и картон. Методы определения толщины, плотности и удельного объема.].
11. GOST 7629-93. Paper and board. Method for determination of ash. (in Russian) [ГОСТ 7629-93. Бумага и картон. Метод определения золы.].
12. A. Majumdar, B. S. Butola, A. Srivastava. Materials and Design. 54, 295-300 (2014). Crossref
13. A. N. Braslavkii, V. V. Darvin, E. S. Roskin, S. N. Ivanova. Russ J Appl Chem. 43 (8), 1803-1810 (1970). (in Russian) [А. Н. Браславский, В. В. Дарвин, Е. С. Роскин, С. Н. Иванова. ЖПХ. 43 (8), 1803-1810 (1970).].
14. T. J. Truex, R. H. Hammerle, R. A. Armstrong. Thermochimica Acta. 19 (3), 301-304 (1977). Crossref
15. K. S. W. Sing, D. H. Everett, R. A. W. Haul, L. Moscou, R. A. Pierotti, J. Rouquerol, et al. Pure Appl. Chem. 57, 603-619 (1985). Crossref

Другие статьи на эту тему