Resumen de Ceramic injection moulding adequacy in the fabrication of graphene reinforced cordierite–mullite for high-temperature applications

J. Hidalgo, R. Giménez, A. García Juarez, Cristina Berges, Gemma Herranz

• español

  Las cordieritas poseen una estabilidad térmica excepcional y una alta resistencia al choque térmico, lo que las hace particularmente atractivas para diversas aplicaciones industriales. Sin embargo, sus propiedades mecánicas son relativamente modestas en comparación con otras cerámicas técnicas. Además, su aplicabilidad está limitada debido a la simplicidad de las formas que se pueden lograr con las técnicas de procesamiento actuales. El refuerzo de la cordierita con grafeno junto con la fabricación avanzada ofrece la promesa de mejorar sustancialmente sus propiedades, ampliando así su utilidad. Este estudio establece las bases para el empleo del moldeo por inyección de cerámica (CIM, por sus siglas en inglés) en la producción de piezas de formas complejas hechas de cordierita reforzada con óxido de grafeno reducido (rGO). Para ello, se evalúa la idoneidad de la adición directa de rGO a los componentes del sistema ligante para obtener dispersiones homogéneas de rGO/polvo y materias primas con buena reología. Se llevó a cabo un estudio pormenorizado de las condiciones de eliminación y sinterización, que se ajustaron para evitar su degradación. A su vez, se hizo un seguimiento de la prevalencia del grafeno en todas las etapas del CIM mediante análisis de rayos X y espectroscopia Raman. Los resultados demuestran que el CIM permite el desarrollo de componentes cerámicos reforzados con grafeno de alta complejidad geométrica, logrando piezas sinterizadas con propiedades superiores a las de la cordierita base. Este estudio abre el camino para aplicaciones innovadoras de los compuestos de cordierita-rGO en diversos contextos industriales.

• English

  Cordierites have exceptional thermal stability and resistance to thermal shock, rendering them particularly attractive for various industrial applications. Nonetheless, their mechanical properties are relatively modest when compared to other technical ceramics. Besides, their applicability is limited due to the simplicity of shapes achievable through current processing techniques. Reinforcing cordierite with graphene together with advanced manufacturing holds the promise of substantially enhancing their properties, thereby expanding their utility. This study establishes the groundwork for employing ceramic injection moulding (CIM) in the production of complex shape parts made of cordierite reinforced with reduced graphene oxide (rGO). The adequacy of direct rGO addition to the binder components for obtaining homogeneous rGO/powder dispersions and feedstock with good rheology is assessed. The debinding and sintering conditions are adjusted to maintain the graphemic species avoiding their degradation. The prevalence of graphene is tracked and demonstrated in all CIM steps by X-ray analysis and Raman spectroscopy. Sintered parts with properties exceeding that of base cordierite are accomplished, paving the way for innovative applications of cordierite–rGO composites in diverse industrial contexts.