Exploring droplet coagulation for shaping ceramics: a physico-chemical study

Datum: 4 mei 2018

Locatie: Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 10 uur

Organisatie / co-organisatie: Faculteit Wetenschappen

Promovendus: Judith Pype

Promotor: Vera Meynen, Bart Michielsen & Steven Mullens

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Judith Pype - Faculteit Wetenschappen



Abstract

Keramische microsferen worden veel gebruikt in een brede scala aan toepassingen, elk met hun eigen vereisten met betrekking tot de ideale correlatie tussen eigenschappen en prestaties. Om aan deze vereisten te voldoen, moeten de vormgevingsmethode goede controle bieden en dit is mogelijk door gebruik te maken van druppel coagulatie. Dit biedt de mogelijkheid om de fysische aspecten van granulatie te combineren met de chemische impact van de coagulatie.

Het gebruik van druppel coagulatie in een vibrationele opstelling zorgt voor goede fysische controle van de grootte en architectuur van de microsferen. De interactie van de druk en frequentie van de vibratie maakt het mogelijk om een wijd gamma van microsferen aan te maken.

Druppel coagulatie maakt gebruik van de ionotrope gelatie van natrium alginaat met een multivalent kation. Hierbij wordt de coagulatie gecontroleerd door de eigenschappen van het coagulatie zout en het natrium alginaat. Tijdens deze doctoraatsstudie werd de flexibiliteit van de coagulatie chemie op de aanmaak van keramische materialen bestudeerd. Allereerst werden de coagulatie parameters gedefinieerd aan de hand van een model systeem, waarbij calcium als multivalent kation werd gebruikt en uiteindelijke als hetero-element werd opgenomen in de keramische structuur.  Om het potentieel van dit hetero-element te bestuderen werden andere coagulatiezouten geselecteerd in het verdere verloop van het doctoraat.

Een ander kenmerk van druppel coagulatie is het generieke gebruik voor verschillende poederbronnen. Deze veelzijdigheid werd onderzocht door selectie van drie reststromen met duidelijke verschillen in oorsprong, chemische samenstelling en morfologie. Afhankelijk van hun oorsprong, waren er andere voorbehandelingen nodig. Reststromen geproduceerd op hoge temperatuur (bv. Assen), konden zonder enige voorbehandeling verwerkt worden. Slib, gegenereerd in de waterzuivering vereiste verschillende voorbehandelingen om een goed gedispergeerde suspensie te bekomen. De variatie in polymorf samenstelling na sintering, door hun unieke chemische samenstelling, duidde op het potentieel om materialen te maken met een toegevoegde waarde. In dit doctoraat werd de in-situ vormgeving van mullite microsferen door slim mixen van de reststromen bestudeerd. Hiervoor werden er stoichiometrische verhoudingen van alum slib en rijst- of vliegassen gemengd om het effect van de eigenschappen van de reststromen op de microstructuur van de microsferen te kunnen exploreren.



Link: https://www.uantwerpen.be/wetenschappen