|
== تاریخچه ==
فرایند ریخته گریریخته‌گری [[ژل]]ی اولین بار در گروه فراوری سرامیک در بخش فلزات و سرامیک در آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL)، توسط Omatete و Janney طی دهه ۱۹۹۰ انجام شد<ref>O.O. Omatete, M.A. Janney, S.D. Nunn, Gelcasting: from laboratory development
to industrial production, J. Eur. Ceram. Soc. 17 (1997) 407–413, https://doi.org/
10.1016/S0955-2219(96)00147-1</ref>. آزمایشگاه ملی اوک ریج یک مرکز علمی فدرال در ایالت تنسی آمریکا است. این مرکز یکی از ارکان پروژه منهتن بود. این مرکز با بودجه سالیانه مازاد بر ۱٫۶۵ میلیارد دلار در سال، یکی از پر سابقه‌ترین موسسات علمی در تاریخ کشور آمریکا محسوب می‌شود. این آزمایشگاه در حومه شهر ناکسویل قرار دارد و ۴۶۰۰ نفر در استخدام دارد.
فراوری تولید ریخته گریریخته‌گری ژلی بر اساس تلفیق ایده‌هایی است که از سرامیک‌های سنتی و شیمی پلیمر نشات می‌گیرد و اصل کلی این است که مونومرها در برابر تشکیل پلیمرها واکنش نشان می‌دهند و یک شبکه سه بعدی ایجاد می‌کنند که ذرات معلق را به شکل دلخواه منجمد می‌کند<ref>J. Yang, J. Yu, Y. Huang, Recent developments in gelcasting of ceramics, J. Eur.
Ceram. Soc. 31 (2011) 2569–2591, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.
12.035.</ref>.
ریخته گریریخته‌گری ژلی یک روش فرآوری [[کلوئید]]ی کاملاً حجم-ثابت برای ساخت قطعات سرامیکی با کیفیت بالا و شکل پیچیده با استفاده از متیلور کردن درجا است که از طریق آن یک شبکه ماکرومولکولی ایجاد می‌شود تا ذرات سرامیک را کنار هم نگه دارد. ریخته گریریخته‌گری ژلی فناوری نزدیک به شبکه است. در طول ریخته گریریخته‌گری ژلی، شبکه ژل ماکرومولکولی ناشی از [[پلیمریزاسیون]] درجا از مونومرهای آلی است که به [[سوسپانسیون]]ها اضافه می‌شود تا ذرات سرامیک را کنار هم نگه دارد، و ذرات قوی ژل می‌تواند قدرت کافی برای تحمل وزن خود را ایجاد کند و بنابراین بدون اعوجاج شکل بکار برده شود<ref>J. Yang, J. Yu, Y. Huang, Recent developments in gelcasting of ceramics, J. Eur.
Ceram. Soc. 31 (2011) 2569–2591, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.
12.035.</ref>.
سیستم‌های سنتی تر ریخته گریریخته‌گری ژلی بدون عیب نیست، زیرا عموماً مبتنی بر [[آکریلامید]]ها هستند، که نوروتوکسین‌های قوی به‌شمار می‌آیند. در نتیجه، تلاش شده‌است تا از عوامل ژل کننده با خطر کم‌تر مانند موارد استفاده شده در صنعت مواد غذایی استفاده شود<ref>Agar-Based Aqueous Gel Casting of Barium Titanate
Ceramics
Cameron D. Munro and Kevin P. Plucknett,J. Appl. Ceram. Technol. , 8 [3] 597–609 (2011)</ref>.
معیار طبقه‌بندی ریخته گریریخته‌گری ژلی بر اساس ماهیت ژل، محیط آبی یا غیر آبی و سازوکار ژل ارائه شده‌است که می‌تواند منشأ شیمیایی یا حرارتی باشد. اولین سیستم ریخته گریریخته‌گری ژلی بر اساس آکریل آمید به عنوان یک مونومر اصلی و ان- متیلن بیس آکریل آمید به عنوان یک اتصال دهنده عرضی مورد استفاده قرار گرفت. با پلیمریزاسیون درجا این پلیمر منجر به تشکیل ژلی سه بعدی می‌شود که ذرات سرامیکی را به دام می‌اندازد<ref>A review on aqueous gelcasting: A versatile and low-toxic technique to
shape ceramics
Laura Montanaro⁎
00201-5.</ref>.
آلژینات نوعی [[پلی ساکارید]] ژل دار است. آلژینات می‌تواند در آب در دمای اتاق حل شود و تحت ژلاسیون شیمیایی قرار گیرد و یک شبکه سه بعدی (3D) در حضور کاتیون‌های چند ظرفیتی (به عنوان مثال کلسیم) در اثر افزایش دما پس از ریخته گریریخته‌گری ایجاد کند. در دمای اتاق حلالیت کم و در دمای بالاتر از ۶۰ درجه سانتیگراد حلالیت زیادی دارد؛ بنابراین می‌توان فرایند ریخته گریریخته‌گری ژلی را از طریق میزان گرمایش و دمای نهایی کنترل کرد<ref>J. Yang, J. Yu, Y. Huang, Recent developments in gelcasting of ceramics, J. Eur.
Ceram. Soc. 31 (2011) 2569–2591, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.
12.035.</ref>.
ژلاتین یک پلیمر پروتئینی است که از آمینواسیدهای مختلفی تشکیل شده‌است و می‌تواند به سرعت در دمای نسبتاً کم (حدود ۴۰ درجه سانتیگراد) حل شود و در ۱۵–۲۰ درجه سانتی گراد ژل شود. یک فرایند ژلاسیون با استفاده از ژلاتین و کاتالیز آنزیم برای تشکیل یک بدنه خام سرامیکی توسعه داده شده‌است. اوره می‌تواند از ایجاد پیوند هیدروژنی بین ملکول‌های ژلاتین هنگامی که محلول ژلاتین داغ سرد می‌شود جلوگیری می‌کند. این فرایند می‌تواند از افزایش ویسکوزیته قبل از ریخته گریریخته‌گری جلوگیری کند؛ همچنین فرایند برای دستیابی به ریزساختارهای همگن در بدنه خام به راحتی کنترل می‌شود<ref>. Chen YL, Xie ZP, Yang JL. Alumina casting based on gelation of gelatine.
J Eur Ceram Soc 1999;19(2):271–5.</ref>.
using carrageenans. J Am Ceram Soc 2001;84(1):62–4</ref>
== روش ریخته گریریخته‌گری ژلی ==
[[پرونده:Gelcasting.png|بندانگشتی|مراحل ژل کست]]
مسیر معمول فرآوری ریخته گریریخته‌گری ژلی آماده‌سازی سوسپانسیون‌هایی با بار جامد بالا و ویسکوزیته کم و سپس جامد کردن سوسپانسیون با ریخته گریریخته‌گری در قالب عاری از تخلخل است. بدنه‌های خام تهیه شده با فرایند ریخته گریریخته‌گری ژلی دارای ریزساختار یکسان مانند سوسپانسیون‌های پیش ساز هستند، به طوری که همگنی ساختار و قابلیت اطمینان سرامیک‌ها بهبود می‌یابد. طبق تصویر روبرو در حین ریخته گریریخته‌گری ژلی، پودرهای سرامیکی در یک محلول آبی پراکنده می‌شوند که حاوی یک مونومر، اتصال دهنده عرضی، آغازگر رادیکال‌های آزاد و کاتالیزور است و یک دوغاب سیال و قابل ریخته گریریخته‌گری تشکیل می‌دهد. دوغاب در قالب مناسب طراحی شده ریخته و پلیمریزاسیون درجا می‌شود تا ژل آب-پلیمری ایجاد شود که ذرات پودر سرامیک پراکنده را در شکل حفره قالب بی حرکت می‌کند. قسمت ژل شده در حالی که هنوز مرطوب است از قالب خارج می‌شود و سپس قسمت ژل مرطوب در شرایط کنترل شده به صورت بدنه خام خشک می‌شود. بدنه خام خشک شده به اندازه کافی قوی است که باید ماشین کاری شود. حذف چسب و زینتر کردن مانند سایر فرایندهای سرامیکی صورت می‌گیرد<ref>J. Yang, J. Yu, Y. Huang, Recent developments in gelcasting of ceramics, J. Eur.
Ceram. Soc. 31 (2011) 2569–2591, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.
12.035.</ref>
== کاربرد ریخته گریریخته‌گری ژلی ==
۱- تهیه سرامیک‌های متخلخل: اهمیت مواد متخلخل سرامیکی بطور مداوم در حال افزایش است، زیرا انواع کاربردهای جالب توجه مانند فیلتراسیون فلزات مذاب، عایق حرارتی در دمای بالا، پایه واکنشهای کاتالیزوری، فیلتراسیون دارای ذرات ریز از گازهای خروجی موتور دیزل و گازهای خورنده داغ در انواع مختلف فرآیندهای صنعتی و داربست برای جایگزینی استخوان را دارا می‌باشد<ref>J. -M. Tulliani et al.
, Marco Sebastiani Preparation and mechanical characterization of dense and porous
https://doi.org/10.1007/s10934-008-9212-0.</ref>
== مزایای ریخته گریریخته‌گری ژلی ==
ریخته گریریخته‌گری ژلی بسیاری از محدودیت‌های مرتبط با روش‌های شکل‌گیری، مانند قالب‌گیری تزریقی (به عنوان مثال، زمان طولانی از بین بردن چسب و/ یا تولید عیب در هنگام حرارت زدایی چسب) و ریخته گریریخته‌گری لغزشی (به عنوان مثال، نرخ ریخته گریریخته‌گری کند، مقاومت ناکافی برای ماشینکاری خام) را دارا نمی‌باشد. ارائه زمان کوتاه شکل‌دادن برای ساخت اشکال پیچیده، بازده بالا، ظرفیت خام بالا و ماشینکاری کم هزینه از مزایای آن نسبت به روش‌های دیگر شکل دهی است<ref>J. Yang, J. Yu, Y. Huang, Recent developments in gelcasting of ceramics, J. Eur.
Ceram. Soc. 31 (2011) 2569–2591, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.
12.035.</ref>.
| 