Onderzoeksproject P2/07 (Onderzoeksactie P2)
Context
Keramische materialen met een structuur op nanoschaal beloven een ongewone combinatie van eigenschappen. Voor wat betreft hun mechanische eigenschappen zoekt men met name een verbetering van de combinatie hardheid en taaiheid. Gekoppeld met hun excellente weerstand tegen chemicaliën zouden met deze materialen nieuwe toepassingen mogelijk worden waar deze combinatie van eigenschappen de doorslag geven in de materiaalkeuze.
Projectbeschrijving
Doelstellingen
Het wetenschappelijk doel van het NACER project is, om bouwend op de kennis en ervaring van de partners, de meest geavanceerde keramieken en keramische composieten met nanostructuur te produceren in samenwerking met de Belgische industrie.
Methodologie
Het proces begint met de synthese van de poeders samengesteld uit deeltjes in het bereik 10 tot 100 nm. Om van deze nanopoeders voorwerpen met macroscopische afmetingen te maken, zal aan deze poeders vorm worden gegeven via colloïdale vormgevingstechnieken op basis van suspensies. Deze leiden tot een meer homogene microstructuur en zijn ook veiliger bij het manipuleren van poeders met nano-afmetingen. Vervolgens dient men de poriën tussen de deeltjes te elimineren door op te warmen tot hoge temperatuur in een proces dat sinteren wordt genoemd. Een grote uitdaging bij dit proces is het behoud van de nanostructuur in het materiaal. Immers bij hoge temperatuur zijn er naast de transportprocessen die tot verwijdering van de poriën leiden ook andere zoals korrelgroei die leiden tot een vergroving van de microstructuur. Sinteren in de aanwezigheid van een elektrische veld (field assisted sintering technology, FAST, of spark plasma sintering, SPS, of pulsed electric current sintering, PECS) is een van de weinige technieken die het potentieel heeft om deze uitdaging aan te kunnen.
De materialen die zullen worden bestudeerd omvatten de niet-oxiden (carbiden and nitriden) evenals oxidische nano keramieken en hun composieten.
Interactie tussen de verschillende partners
CRIF/WTCM in Luik heeft een plasma reactor gebouwd die nanopoeders in relatief grote hoeveelheden kan fabriceren.
In het kader van een EU project heeft de K.U. Leuven de apparatuur voor FAST ter beschikking en zijn er geavanceerde modellen ontwikkeld om de temperatuur en stroomverdeling tijdens het FAST proces te voorspellen. Het correct modelleren van het proces is een belangrijk onderdeel van de technologie. INISMa in Mons is expert op gebied van karakterisering technieken van nanokeramieken in poeder vorm of in bulk vorm.
INISMa zal de nodige eigenschappen opmeten voor het modelleren van het FAST proces en zal ook de functionele eigenschappen bepalen van de nano-materialen in functie van de beoogde toepassingen.
Band met nationale en internationale programma’s
De drie partners zijn actief in regionale en Europese projecten over nano-materialen en nanocomposieten.
Resultaten
Verwachte resultaten en/of producten
De toepassingen van deze generische technologie die worden geviseerd omvatten slijtage bestendige nano-gestructureerde materialen voor gereedschappen van verschillende aard zoals snijgereedschappen maar ook gereedschappen voor het vormen van metalen en glas; klinische sleetvaste biomaterialen; de ontwikkeling van materialen met poriën binnen verschillende bereiken (nano en meso); materialen voor spiegels voor gebruik in de ruimte op basis van silicium carbide.
Aanbreng van het project in een context van ondersteuning aan de innovatie en transfer van kennis
Het werkplan omvat ook een actie rond “case studies” die zullen worden aangebracht door de industriële leden van het opvolgingscomité.
Partners
Activiteiten
De Groep Keramische Materialen (C2) van het Departement MTM, KULeuven doet onderzoek op 3 gebieden : synthese en processing van keramische materialen en hun composieten, bepaling van functionele eigenschappen en het modelleren van processen en eigenschappen.
Het INISMa (Institut Interuniversitaire des Silicates, Sols et Matériaux) is een vereniging zonder winstoogmerken die in 1973 werd opgericht door FPMs, UMH, IDEA en een groep industriële firma’s om onderzoek en ontwikkeling uit te voeren op gebied van geavanceerde materialen, bodem en omgeving.
CRIF-Wallonie is een departement van CRIF-WTCM. De krachtlijnen voor het ontwikkelen van hun competenties en dienstverlening zijn het gevolg van hun missie om industriële ontwikkeling en competitiviteit te ondersteunen, in dit project door het gebruik van innovatieve materialen en productieprocessen.
Contact Informatie
Coördinator
Omer Van Der Biest
Katholieke Universiteit Leuven (KULeuven)
Departement MTM
Kasteelpark Arenberg 44
B-3001 Heverlee (Leuven)
Tel: +32 (0)16 32 12 64
Fax: +32 (0)16 3219 92
Omer.vanderbiest@mtm.kuleuven.be
www.mtm.kuleuven.be
Promotoren
Francis Cambier
Institut National Interuniversitaire des Silicates, Sols et Matériaux (INISMa)
Avenue Gouverneur Cornez 4
B-7000 Mons
Tel :+32 (0)65 40 34 21
Fax :+32 (0)65 40 34 58 f.cambier@bcrc.be
www.bcrc.be
Frederik Cambier
Centrum voor het Wetenschappelijk en Technisch Onderzoek
der Metaalverwerkende Nijverheid (WTCM)
Rue du Bois Saint-Jean 12
B-4102 Seraing
Tel :+32 (0)65 40 34 21
Fax :+32 (0)65 40 34 58 f.cambier@bcrc.be
www.bcrc.be
Opvolgingscomité
Stijn Put - Umicore
Anneleen Desmet - Bekaert
Wolfgang Böhlke - Ceratizit
Bill Colin - AMOS
Pierre Gloesener - AMOS
Laurent Tordella - AMOS
Etienne Botman - Eb.Consult
Alain Gillin - MRW – DGTRE
Lieve De Doncker - IWT
Jean Jadot - Magotteaux
Hubert François - Magotteaux
Valerie Sillen - Halliburton
Ides De Vos - Halliburton
Etienne Lamine - Diarotech
Nano-ceramic materials and their composites: Processing by field assisted sintering technology : final report
Brussels : Federal Science Policy, 2010 (SP2221)
[Om te downloaden]
[Om te bestellen]
