Az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (EK MFA) kutatói az Európai Bizottság által kiemelten támogatott és a grafén innovációs fejlesztéseit célzó „Graphene Flagship” partnerségi Flag-Era projekt keretében elsőként állítottak elő attritor őrléssel és meleg izosztatikus préseléssel néhány rétegű grafénnal adalékolt gradiens szerkezetű Si3N4 kerámiákat. Dr. Balázsi Csaba által vezetett konzorcium tagjai, az EK MFA mellett, a Fraunhofer Kerámia Technológia és Rendszerek Intézet (Fraunhofer IKTS, Németország) és a Szlovák Tudományos Akadémia Anyagtudományi Intézet (IMR SAS, Szlovákia) kutatói.
Graphene Flagship „CERANEA” projekt célja a javított tulajdonságokkal és funkcionalitással rendelkező grafénnal adalékolt kerámia szendvics szerkezetek fejlesztése.
Egyes csontok, kagylók és fák mineralizált szerkezeteiben van valami közös: összetételük térfogatukban fokozatosan változik, réteges szerkezetük egyszerre biztosítja mechanikai stabilitásukat és több funkcionális szerepet is betölt (pl. csontállomány védelem, mozgás). Az ilyen többrétegű anyagokat a funkcionális gradiens anyagok (FGA) kategóriájába sorolják. Az FGA szerkezetek egyedi tulajdonságainak köszönhetően számos más ipari alkalmazásban, optoelektronikai eszközök, szenzorok és akkumulátorok felépítésében alkalmazhatóak, csontrekonstrukciós implantátumok előállításához is használhatóak.
Az ortopédsebészetben a szilícium-nitrid, mint implantátum, újdonságnak számít. A kutatók által kifejlesztett kerámia-grafén szendvicsszerkezet nagyon hasonló az emberi csonthoz. Külső része tömör csont mechanikai tulajdonságaival megegyező Si3N4 tömbi kerámia. Grafén adalékkal a csont szerkezetével megegyező szivacsos, nyitott és zárt porozitásokat egyaránt tartalmazó Si3N4-grafén kerámia kompozit alakítható ki.
A grafén mennyiségének növelésével a porozitás és vezetőképessége is változtatható, amik más ipari alkalmazások szempontjából is hasznos tulajdonságok.
További információ:
