Síntesis de materiales cerámicos avanzados mediante la reducción carbotérmica de vermiculita

Abstract

Desde su creación en el año 1986, en el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla se viene desarrollando una línea de investigación denominada “síntesis y preparación de nuevos materiales a partir de silicatos naturales”. Dentro de este campo específico se enmarca la presente Tesis Doctoral, en la que se realiza un estudio sobre la síntesis de materiales cerámicos avanzados mediante la reducción carbotérmica de vermiculita.Se consideranmateriales cerámicos avanzados aquellos compuestos inorgánicos policristalinos, no metálicos, consolidados mediante tratamiento térmico a alta temperatura y que poseen excelentes propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, o bien, excepcional resistencia a altas temperaturas y ambientes corrosivos.Lareduccióncarbotérmica es uno de los métodos de preparación de materiales cerámicos avanzados más utilizados en la industria y consiste en el tratamiento de un compuesto oxidado a alta temperatura, generalmente entre 1300 ºC y 1700 ºC, en una atmósfera controlada y en presencia de un reductor. Existen numerosos ejemplos en la bibliografía en los que se utiliza este métodos, utilizando como materiales primas sílice, alúmina o silicatos.La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo el estudio del proceso de la reducción carbotérmica devermiculita, la cual no se había usado con anterioridad en este tipo de reacciones.Teniendo en cuenta la composición de la vermiculita, como se ha mencionado formada por silicio, aluminio, magnesio, hierro, oxígeno e hidrógeno, los productos que cabe esperar se obtengan al final del proceso son:nitruros de silicio, nitruros de aluminio, oxinitruros de silicio y aluminio (sialones) y carburos de silicio. De estos compuestos, así como de la vermiculita y del poliacrilonitrilo, se ha realizado una minuciosa revisión bibliográfica, con anterioridad al desarrollo del trabajo experimental, con el propósito de tener una base a partir de la cual avanzar en las investigaciones objeto de la Tesis.De acuerdo con lo expuesto anteriormente, cabe destacar que las innovaciones que se investigan dentro del objetivo general de la presente Tesis Doctoral son:- Estudio de la evolución térmica de la vermiculita hasta una temperatura de 1400 ºC, para conocer sus transformaciones y servir de referencia para tratamientos posteriores.- Estudio del tratamiento mecánico realizado sobre la vermiculita en molino de anillos, para investigar el efecto de la molienda en el silicato y su influencia en la reactividad.- Preparación del complejo de intercalación de vermiculita con poliacrilonitrilo, para conseguir el máximo grado de interacción ente la red del silicato y la cadena carbonada.- Utilización de la vermiculita en una reacción de reducción carbotérmica en atmósfera controlada, para estudiar la síntesis de los materiales avanzados que puedan obtenerse.