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Synthetisches amorphes SiO2 (SAS) für die keramische Industrie

Synthetic Amorphous Silica (SAS) Used in the Ceramics Industry

  • Forschung und Technik
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Keramische Zeitschrift

Kurzfassung

Siliziumdoxid (SiO2) zählt zu den wichtigsten Eingangsmaterialien für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie, Polymer-Verbundwerkstoffe sowie für die Tintenherstellung. In keramischen Werkstoffen werden feinkörnige Siliziumdioxidpartikel häufig als Pack- und Sinterhilfsmittel sowie zur Herstellung anderer Rohstoffe wie Mullit (3Al2O3·2SiO2) und Siliziumcarbid (SiC) eingesetzt. Da natürliches Siliziumdioxid einen relativ geringen Reinheitsgrad und inhomogene Eigenschaften aufweist, ist der Einsatz von synthetischem Siliziumdioxid in Feuerfestanwendungen und in der technischen Keramik notwendig. Diese Anwendungen erfordern eine verbesserte Kontrolle der Zusammensetzung und Mikrostruktur. Die Arbeit beschreibt einen systematischen Vergleich von synthetischem amorphem Siliziumdioxid (SAS) in vier verschiedenen Materialqualitäten. Die untersuchten SAS-Materialien wurden anhand verschiedener Verfahren formuliert (Natriumsilikat-Ausscheidungsprozess, SiCl4-Pyrolyse, Gewinnung aus Reishülsen und physikalische Abscheidung von gasförmigem Silizium). Unterschiede in der physikalisch-chemischen, thermischen und mikrostrukturellen Analyse jedes Stoffes stehen in Zusammenhang mit den jeweiligen Verfahrensweisen und Techniken des Herstellungsverfahrens. Die Arbeit bestätigte, dass die Synthesebedingungen einen bedeutenden Einfluss auf die Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften der getesteten SAS-Proben haben.

Abstract

Silica (SiO2) is one of the most important inputs for the food, pharmaceutics, polymer composite, and ink manufacturing industries. In ceramic materials, fine silica particles are widely used as a packing and sintering aid and to produce other raw materials like mullite (3Al2O3·2SiO2) and silicon carbide (SiC). As most of the silica sources found in nature have relatively low purity and nonhomogeneous properties, use of synthetic grades of silica is necessary in applications such as refractories and technical ceramics that require better control of product composition and microstructure. This paper describes a systematic comparison of four grades of synthetic amorphous silica (SAS) used in technical ceramics. The evaluated SAS materials were formulated by different methods (sodium silicate precipitation, SiCl4 pyrolysis, extraction from rice husks, and physical deposition of silicon vapour). Differences in the physico-chemical and thermal and microstructural characterization of each material are related to the principles and techniques involved in their manufacture. The study verified that synthesis conditions strongly influenced the composition and physical properties of the tested SAS samples.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Werkstoffwissenschaften, Ingenieurschule Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Universität von São Paulo, Avenida Trabalhador São-carlense 400, São Carlos, SP, Brazil

    L. Fernandes, C. C. de Arruda, A. D. V. Souza & R. Salomão

Authors
  1. L. Fernandes
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  2. C. C. de Arruda
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  3. A. D. V. Souza
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  4. R. Salomão
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Corresponding author

Correspondence to R. Salomão.

Additional information

Der korrespondierende Autor, Prof. Dr. Rafael Salomão, erwarb seinen Ph.D.-Abschluss in Werkstoffwissenschaften und Ingenieurwesen im Jahr 2005 an der Bundesuniversität von São Carlos (Universidade Federal de São Carlos), Brasilien. Seit 2010 forscht und lehrt er an der Universität São Paulo, Institut für Werkstoffwissenschaften (Departamento de Engenharia de Materiais) — Ingenieurschule Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Er ist Verfasser und Mitverfasser von über 70 Fachpublikationen. Hauptthemen seines Arbeitskreises (Komplettlösungen für Fertigungsverfahren und keramische Werkstoffe, Soluções Integradas em Manufatura e Materiais Cerâmicos SIMMaC) sind Hochleistungs-Feuerfestkeramik, polymer-keramische Nanoverbundwerkstoffe und nanoporöse Keramik.

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Fernandes, L., de Arruda, C.C., Souza, A.D.V. et al. Synthetisches amorphes SiO2 (SAS) für die keramische Industrie. Keram. Z. 66, 301–306 (2014). https://doi.org/10.1007/BF03400363

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