Sol-gel synthesis of glass-ceramics using rice husk ash and its gelcasting

Síntesis sol gel de vitreo cerámicas utilizando ceniza de cáscara de arroz y su colado de gel

Los materiales vítreo-cerámicos tienen varias propiedades similares a la de los vidrios y de muchas cerámicas cristalinas tradicionales. Primero se forman como vidrio y luego se cristalizan parcialmente por medio de tratamientos térmicos. Los vidrios bioactivos y los vítreo-cerámicos han sido ampliamente estudiados debido a su reactividad química de superficie cuando entran en contacto como fluidos corporales. Esta propiedad hace de los vidrios bioactivos y cerámicas vítreas candidatos interesantes para aplicaciones en el campo de reconstrucción de defectos de huesos pequeños o como recubrimientos sobre sustratos inertes.

Desde el descubrimiento del biovidrio en los años setenta, se han utilizado diversos tipos de cerámicas, vidrio y vítreo-cerámicas como biomateriales para reemplazo de huesos. Más específicamente, se han encontrado aplicaciones clínicas para estos biomateriales como recubrimientos de prótesis, sustitución de vértebras y, en forma porosa, como sustituyentes de huesos. La mayoría se basan el sistema SiO₂-P₂O₅-CaO-Na₂O.

La relación entre vidrio bioactivo o cerámica vítrea y los tejidos circundantes se da a través de la formación de una capa de hidroxipatita, la cual es muy similar a la fase mineral del hueso. Cuando se coloca el vidrio bioactivo en contacto con fluidos fisiológicos, se forma esta capa a través de un mecanismo complejo de intercambio iónico con los fluidos adyacentes, conocido como bioactividad.

En este estudio se empleó ceniza de cascarilla de arroz como materia prima para la síntesis de vítreo-cerámicas. Este material tiene un alto contenido de sílica y tiene una alta disponibilidad, lo que hace barato su uso. Es benéfico en dos modos: proporciona valor agregado y es una forma de encargarse de la disposición de ceniza. Se utiliza la ruta sol-gel para sintetizar el polvo de vítreo-cerámica. Luego de la calcinación, se emplea el polvo para la preparación de un cuerpo a partir del proceso de colado de gel (gelcasting).

Materiales avanzados inspirados en la naturaleza : las estructuras celulares, fibras y materiales compuestos

Nature-based advanced materials : cell structures, fibers and composites

El biomodelado es una tecnología desarrollada recientemente para fabricar cerámicas fuera de sus estructuras naturales. Luego del procesamiento, el material resultante exhibe una estructura celular similar al original.

En este trabajo se produjeron fibras de SiC a partir de bambú por medio de la reducción carbotérmica del sílice que se encuentra allí de forma natural. Cuando se sometieron las piezas de bambú a un proceso de pirólisis a 1500ºC en una atmósfera de argón, se promovió la reacción entre el sílice y el carbono. Se genera alúmina biomórfica por la infiltración de vacío de vapor de aluminio en preformados pirolizados de ratán, pino y sisal, seguido por oxidación. Durante la infiltración de vacío a 1600ºC, el vapor de aluminio y el bicarbonato reaccionaron formando Al₄C₃ totalmente convertido en Al₂O₃.

La alúmina biomórfica obtenida mantuvo las características morfológicas de las plantas originales a nivel micrométrico. Se llevaron a cabo las caracterizaciones microestructurales y morfológicas de las cerámicas biomórficas empleando microscopía electrónica de barrido, difractometría por rayos X y picnometría de helio.