DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE RUTAS DE INFILTRACIÓN EN ´TEMPLATES´ DE ÁLAMO PARA LA OBTENCIÓN DE CERÁMICOS POROSOS

CAROL S. CERTUCHE-ARENAS; MARÍA L. SANDOVAL; MARÍA A. CAMERUCCI

Mar del Plata

Jornada; 3ras Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica- JONICER 2017; 2017

ATAC-INTEMA

En los últimos tiempos, la naturaleza se ha vuelto un modelo para la innovación en diseño estructural. Así, la creación de piezas cerámicas a partir de la imitación de estructuras lignocelulósicas de tejido nativo, tales como la madera, ha adquirido un creciente interés. Esta estructura leñosa altamente anisotrópica constituye un potencial ?template? jerárquico para generar diferentes estructuras cerámicas micro-, meso- y macro-celulares a partir de la infiltración del tejido nativo con precerámicos poliméricos híbridos orgánico-inorgánico, entre otros, y la posterior pirólisis en atmósfera controlada. El empleo de estos agentes infiltrantes, que evita la infiltración del ´template´ de carbón, ha sido muy poco estudiado, y se presenta como una vía promisoria para el desarrollo de cerámicos biomiméticos con porosidad jerárquica para su uso como aislantes térmicos, filtros de gases a altas temperaturas, entre otros. En este trabajo se estudió el diseño e implementación de dos rutas de infiltración para su aplicación en ´templates´ de madera con vistas al desarrollo de cerámicos porosos basados en SiOC. Como ´templates´, se emplearon muestras de álamo (diámetro=2,0 cm; longitud=1,5 cm) activadas físicamente (extracción de componentes de bajo peso molecular) que se caracterizaron por medidas de densidad y porosidad, y análisis microestructural por SEM. Como agente infiltrante, se empleó un polisilsesquioxano (MP-POSS) con alto contenido de grupos silanoles, el cual se sintetizó por el método sol-gel a partir de la condensación hidrolítica de 3-metacriloxipropil-trimetoxisilano en ácido fórmico 1M (relación molar HCOOH/Si=0,055) a 50°C, 1,5 días. La caracterización fisicoquímica de este agente se realizó por ATR-FTIR, DSC, medida de densidad picnométrica y comportamiento al flujo en función de la temperatura. La activación física de los ´templates´ se realizó en un equipo de extracción Soxhlet empleando una específica secuencia de solventes y un ciclo de secado entre cada ciclo de extracción, previamente establecido. La infiltración de los ´templates´ se realizó en equipos de diseño propio mediante dos rutas cuyos protocolos fueron previamente establecidos: a) 4 ciclos bajo vacío, a temperatura ambiente (Ta), 40 y 60°C (temperaturas determinadas a partir del análisis de las curvas de flujo), y b) un ciclo a 35 Bar por 30 min a Ta, en ambos casos hasta alcanzar una ganancia de peso constante. Las muestras infiltradas se trataron a 135°C, 3h para inducir la gelación del agente infiltrante. Los ´templates´ curados se caracterizaron por medidas de ganancia de peso, densidad y porosidad abierta, y análisis microestructural por SEM a lo largo del espesor de las muestras. Los resultados obtenidos se compararon con los alcanzados a partir de la infiltración de ´templates´ sin activar. Sumado a esto, también se llevaron a cabo estudios preliminares sobre la pirólisis de las muestras a 1000 °C en atmósfera de N2, y se caracterizaron por medidas de densidad, porosidad y análisis microestructural por SEM. A partir de los estudios realizados se determinó que el proceso de infiltración en vacío fue notablemente mejorado cuando se realizó a Ta en muestras activadas y que el empleo de presión condujo a un proceso infiltración mucho más eficiente.