En affinant systématiquement les techniques de traitement standard, Les chercheurs d'A*STAR ont mis au point une méthode peu coûteuse pour fabriquer un composite céramique d'oxyde d'aluminium conducteur de l'électricité, un matériau résistant utilisé dans de nombreuses applications industrielles.

Oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 ) est l'une des matières premières les plus couramment utilisées. Il peut supporter des températures de plus de 2, 000 degrés Celsius, et sa forme cristalline, connu sous le nom de corindon, est l'un des matériaux naturels les plus durs au monde, juste derrière le diamant. C'est aussi très bon marché, et peut être produit en grande quantité, il n'est donc pas étonnant qu'il ait trouvé sa place dans une multitude d'applications industrielles, des charges dans les peintures, crème solaire et cosmétiques, aux abrasifs, épuration des gaz, catalyse, filtration avancée, céramiques et matériaux composites.

L'oxyde d'aluminium est un excellent isolant électrique. Dans certaines applications, cependant, comme la catalyse et la filtration avancée, la capacité d'électrifier le matériau pourrait offrir des avantages importants. Par exemple, en filtration d'eau, L'oxyde d'aluminium est très prometteur en tant que membrane de filtration durable qui surpasse les membranes polymères conventionnelles, mais seulement si la membrane peut être électrifiée pour éviter l'encrassement.

Le mélange d'oxyde d'aluminium avec du nitrure de titane conducteur (TiN) est connu pour donner un composite céramique conducteur, mais impliquait auparavant des techniques de traitement coûteuses ou complexes. Wei Zhai et ses collègues de l'Institut de technologie de fabrication de Singapour ont désormais adapté les méthodes de traitement industriel standard pour obtenir un résultat beaucoup plus rentable.

"Nous avons développé une nouvelle méthode de traitement pour fabriquer de l'aluminium électriquement conducteur 2 O 3 –Les composites TiN en combinant le broyage à billes et le frittage réactif, qui sont deux méthodes typiques pour le traitement des poudres, " explique Wei.

Le secret de leur succès était le broyage à boulets de poudres d'Al 2 O 3 et Ti, pas TiN, puis chauffer (fritter) la forme formée sous azote pour donner le composite conducteur final.

"La poudre de Ti est beaucoup plus ductile que le TiN, qui permet d'étirer les particules de poudre dans le processus de broyage, " dit Wei. Son équipe a découvert que la forme des particules de Ti, et non leur taille de départ, était le principal facteur déterminant la quantité de TiN nécessaire pour atteindre la conductivité. "Cela réduit la quantité de Ti nécessaire pour atteindre la conductivité électrique, ce que nous avons prédit théoriquement."

L'équipe a pu produire un composite conducteur avec aussi peu que 15 % de TiN, et en utilisant les plus petites particules de Ti, a pu empêcher une dégradation appréciable des propriétés mécaniques souhaitées du matériau.