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Process strategy to fabricate a hierarchical porosity gradient in diatomite-based foams by 3D printing.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-01-17 , DOI: 10.1038/s41598-019-55582-0 I Capasso 1 , B Liguori 1 , L Verdolotti 2 , D Caputo 1 , M Lavorgna 2 , E Tervoort 3
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2020-01-17 , DOI: 10.1038/s41598-019-55582-0 I Capasso 1 , B Liguori 1 , L Verdolotti 2 , D Caputo 1 , M Lavorgna 2 , E Tervoort 3
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Motivated by the hierarchical micro and nanoscale features in terms of porosity of diatomite, the production of ceramic-graded porous foams with tailored porosity, obtained by using it as raw material, has been proposed. The main challenge during the foam-production process has been the preservation of diatomite nanometric porosity and the addition of other levels of hierarchical porosity. The coupled use of two techniques of direct foaming (chemical and mechanical), combined with the use of 3D printing inverse replica method, assured the achievement of porosity of, respectively, microscopic and macroscopic dimensions. Optical and scanning electron microscopies have been performed for an in-depth characterization of the final microstructure. XRD analysis has been carried out to check the influence of sacrificial templates on the matrix mineralogical composition. The porosity of the diatomite-based foams has been investigated by means of nitrogen-adsorption analysis and mercury-intrusion porosimetry. The experimental tests confirmed the presence of different porous architectures ranging over several orders of magnitudes, giving rise to complex systems, characterized by hierarchical levels of porosity. The presence of porosity of graded dimensions affects the final mechanical performances of the macroporous diatomite-based foams, while their mineralogical composition does not result to be affected by the addition of templates.
中文翻译：
通过3D打印在硅藻土基泡沫中制造分层孔隙率梯度的工艺策略。
受硅藻土孔隙率分级的微观和纳米级特征的激励，已经提出了以其为原料获得的具有定制孔隙率的陶瓷梯度多孔泡沫的生产方法。在泡沫生产过程中的主要挑战是硅藻土纳米级孔隙度的保持和其他层次孔隙度的增加。两种直接发泡技术（化学和机械）的结合使用，以及3D打印逆复制方法的结合，分别确保了微观和宏观尺寸的孔隙率。为了最终表征最终的微观结构，已经进行了光学和扫描电子显微镜检查。已经进行了XRD分析以检查牺牲模板对基质矿物组成的影响。硅藻土泡沫材料的孔隙率已通过氮吸附分析和压汞法进行了研究。实验测试证实存在数个数量级的不同多孔结构，从而导致了复杂的系统，其特征在于孔隙度的等级级别。分级尺寸的孔隙的存在会影响基于大孔硅藻土的泡沫的最终机械性能，而其矿物组成不会因模板的添加而受到影响。实验测试证实存在数个数量级的不同多孔结构，从而导致了复杂的系统，其特征在于孔隙度的等级级别。分级尺寸的孔隙的存在会影响基于大孔硅藻土的泡沫的最终机械性能，而其矿物组成不会因模板的添加而受到影响。实验测试证实存在数个数量级的不同多孔结构，从而导致了复杂的系统，其特征在于孔隙度的等级级别。分级尺寸的孔隙的存在会影响基于大孔硅藻土的泡沫的最终机械性能，而其矿物组成不会因模板的添加而受到影响。
更新日期：2020-01-17
中文翻译：
通过3D打印在硅藻土基泡沫中制造分层孔隙率梯度的工艺策略。
受硅藻土孔隙率分级的微观和纳米级特征的激励，已经提出了以其为原料获得的具有定制孔隙率的陶瓷梯度多孔泡沫的生产方法。在泡沫生产过程中的主要挑战是硅藻土纳米级孔隙度的保持和其他层次孔隙度的增加。两种直接发泡技术（化学和机械）的结合使用，以及3D打印逆复制方法的结合，分别确保了微观和宏观尺寸的孔隙率。为了最终表征最终的微观结构，已经进行了光学和扫描电子显微镜检查。已经进行了XRD分析以检查牺牲模板对基质矿物组成的影响。硅藻土泡沫材料的孔隙率已通过氮吸附分析和压汞法进行了研究。实验测试证实存在数个数量级的不同多孔结构，从而导致了复杂的系统，其特征在于孔隙度的等级级别。分级尺寸的孔隙的存在会影响基于大孔硅藻土的泡沫的最终机械性能，而其矿物组成不会因模板的添加而受到影响。实验测试证实存在数个数量级的不同多孔结构，从而导致了复杂的系统，其特征在于孔隙度的等级级别。分级尺寸的孔隙的存在会影响基于大孔硅藻土的泡沫的最终机械性能，而其矿物组成不会因模板的添加而受到影响。实验测试证实存在数个数量级的不同多孔结构，从而导致了复杂的系统，其特征在于孔隙度的等级级别。分级尺寸的孔隙的存在会影响基于大孔硅藻土的泡沫的最终机械性能，而其矿物组成不会因模板的添加而受到影响。
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