Keramiek nu gemaakt met elektrochemisch proces

Chemici van de Loughborough Universitty of Technology (Engeland) hebben een methode ontwikkeld voor het maken van kleine, "voorgevormde' keramische produkten.

Zij maken hierbij gebruik van een elektrochemische cel: een elektrisch geleidende oplossing (elektrolyt) met twee elektroden. Wordt er door de oplossing een stroom gestuurd, dan bewegen de positief geladen ionen naar de (negatieve) kathode toe en worden daar ontladen. Maar onder geschikte omstandigheden kunnen zij ook op die kathode neerslaan.

Volgens het principe van deze elektrochemische depositie maakt men al geruime tijd poeders of dunne films, maar de Britse onderzoekers kunnen het materiaal nu ook direct in een bepaalde vorm brengen. Hiervoor is het onder andere nodig dat de oplossing rond de kathode zeer stabiel is. Daarom gebruikt men een kathode van palladium, van een ijzer-titaanlegering, of van een zeldzame aarde en nikkel. Deze metalen absorberen namelijk de waterstof die anders door de elektrolyse van water bij de kathode omhoog borrelt.

De onderzoekers hebben met deze techniek onder andere een buisje van 0,5 mm diameter gemaakt. Een iets dunnere palladiumkathode werd eerst in een oplossing van aluminiumsulfaat gehouden. Na ruim twee minuten stroomdoorvoer was hierop een dun laagje aluminium afgezet. Hierna werd de kathode eenzelfde tijd in een oplossing van magnesiumsulfaat gehouden, zodat zich een laagje magnesium afzette. Het geheel werd van de kathode gehaald en een uur lang gekeramiseerd bij 250 `C. Het eindprodukt was een poreus maar stevig buisje met een binnenwand van aluminiumoxyde en een buitenwand van magnesiumoxyde. Bij verhitting boven 400 `C zou het materiaal een meer compacte, kristallijne structuur hebben gekregen (Nature 357, p. 395).

Volgens de onderzoekers zouden met deze betrekkelijk eenvoudige techniek ook ingewikkelder vormen kunnen worden gemaakt. Daartoe zou men de kathode de gewenste eindvorm moeten geven, of zouden bepaalde delen ervan met behulp van "maskers' moeten worden afgedekt. Deze laatste techniek wordt al lang toegepast in de elektrochemische metaalbewerking. Als maskers zou men dan chemisch inerte en elektrisch niet-geleidende verbindingen moeten gebruiken.

Is eenmaal zo'n "matrijs-kathode' gemaakt, dan zouden hiermee op een zeer goedkope manier duizenden voorwerpen kunnen worden gemaakt. Volgens de onderzoekers liggen er vele mogelijkheden in het verschiet, zoals op het gebied van slijtvaste en hittebestendige materialen, snijgereedschappen, piezo-elektrische materialen, halfgeleiders en supergeleiders.