- Sviluppo di processo ed ottimizzazione di nanosospensioni di allumina commerciali per la realizzazione di componenti ceramici per applicazioni dentali
- Development of process and optimization of alumina commercial nanosuspensions for the production of ceramic components for dental applications
- Arena, Antonio <1979>
Subject
- ING-IND/22 Scienza e tecnologia dei materiali
Description
- Lo scopo di questa ricerca di Dottorato è quello di realizzare componenti nanostrutturati di Al2O3, adatti ad essere utilizzati per applicazioni dentali, mediante procedimenti di semplici e poco costosi come lo slip casting ed il Pressure Slip Casting. Sono state utilizzate nanosospensioni commerciali contenenti α-Al2O3 o γ-Al2O3 e idrossidi di Alluminio. La composizione mineralogica delle polveri delle nanosospensioni è stata caratterizzata mediante analisi diffrattometrica. Forma, grado di agglomerazione e dimensione delle particelle sono state analizzate mediante microscopio elettronico a scansione. L'effetto dell'aggiunta di cinque differenti disperdenti, testati in diverse concentrazioni, è stato esaminato. I disperdenti utilizzati sono stati: triammonio citrato (TAC), Dolapix CE64, L-acido ascorbico, Dispex A4040 e D-fruttosio. Le seguenti concentrazioni di disperdente sono state testate: 0.3-0.5-1.0-1.5-3.0-6.0% in peso. Tutti le nano-sospensioni così ottenute sono state sottoposte ad analisi reologica per valutare viscosità e curve di flusso. Tre parametri sono stati usati per identificare la migliore concentrazione per ciascun disperdente ed il migliore disperdente: il comportamento reologico della sospensione, la densità dei campioni allo stato verde e la loro microstruttura. La densità più alta allo stato verde, pari al 56,5%, è stata ottenuta con il Dispex A4040 al 3% in peso con la sospensione di γ-Al2O3. L'attività di ricerca si è focalizzata su questo disperdente. In una seconda fase, l'attività di ricerca, si è concentrata sull'uso di leganti e di plasticizzanti. A tale scopo sono stati testati il PVA allo 0.5% in peso come legante ed il PEG 400 all'1,3,6% in peso come plasticizzante. I campioni sono stati sinterizzati tra 1450 e 1600°C. I campioni migliori hanno raggiunto una densità teorica del 96%. Questi risultati sono coerenti con quelli ottenuti in studi precedenti con altri metodi di formatura. La durezza e la tenacità dei provini sinterizzati sono state superiori a quelle dei prodotti per odontoiatria attualmente sul mercato.
- The aim of this PhD research is to manufacture nanostructured Al2O3 components, suitable to be used for dentistry applications, using cost effective and simple processing techniques as Slip Casting (SC) and Pressure Slip Casting (PSC). Commercial nano-suspensions containing α-Al2O3 or γ-Al2O3 and aluminum hydroxides were used. The mineralogical composition of the starting nano-suspensions was characterized by XRD analysis. Shape, degree of agglomeration and size of nano-suspension particles were analyzed by scanning electron microscope (SEM). The effect of the addition of five different dispersants, tested in different concentrations, was examined. The dispersants used were: Triammonium citrate (TAC), Dolapix CE64, L-Ascorbic Acid, Dispex A4040 and D-Fructose. The following concentrations of dispersants were tested: 0.3-0.5-1.0-1.5-3.0-6.0 wt%. All the nano-suspensions obtained in this way were subjected to rheological analysis to evaluate viscosities and flow curves. Three parameters were considered to identify the best concentration for each dispersant and the best dispersant: rheological behavior of nano-suspension, density of samples at green state and their microstructure. The highest theoretical density in the green state, equal to 56.5%, was achieved with Dispex A4040 at 3wt% with γ-Al2O3 nano-suspension. Therefore, the research activity has been focused on this dispersant. In a second phase, the research activity was focused on the use of binders and plasticizers. For this purpose, PVA at 0.5wt% as binder and PEG 400 at 1, 3, 6wt% as plasticizer were tested. The addition of the binder and the plasticizer has significantly reduced the densities of samples at green state. Samples were sintered between 1450 and 1600°C. In the best samples theoretical densities reached 96%. These results are consistent with those obtained in previous studies with other more expensive forming methods. Hardness and fracture toughness of the sintered material were slightly higher than those of products for dentistry currently on the market.
Date
- 2017-05-16
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-20784
Arena, Antonio (2017) Sviluppo di processo ed ottimizzazione di nanosospensioni di allumina commerciali per la realizzazione di componenti ceramici per applicazioni dentali, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Ingegneria civile, ambientale e dei materiali