Gel casting is one of the new and promising methods for producing ceramics. Modern research on the production of ceramic materials by gel casting covers a wide range of materials, including both dense and porous ceramic materials.
The advantages of this method, such as ease of processing, the use of technological equipment of traditional methods, increased productivity, the possibility of obtaining products of large shapes and complex geometry, gave impetus to new research and development. This article provides an overview of publications devoted to research in recent decades on the production by gel casting of both dense ceramics for the manufacture of structural elements and porous ceramics for the manufacture of thermal insulation, porous filters and membranes.
Vladimir G. Babashov – Ph.D., Head of the Laboratory, Federal State Unitary Enterprise “All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials” of National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russia (NRC “Kurchatov Institute” – VIAM), Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..
Natalia M. Varrik – Lead Engineer, Federal State Unitary Enterprise “All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials” of National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russia (NRC “Kurchatov Institute” – VIAM), Moscow, Russia. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..
1. Omatete O. O., Janney M. A., Nunn S. D. Gelcasting: From laboratory development toward industrial production // Journal of The European Ceramic Society. 1997. V. 17, No. 2-3. Р. 407 – 413.
2. Pat. 4894194 US. Method for molding ceramic powders / Mark A. Jenny, Ogbemi O. Omalete. No. 158485, prior. 22.02.1988, publ. 16.01.1990. 5 p.
3. Pat. 5145908 US. Method for molding ceramic powders using the water-based gel-casting process. No. 427542, prior. 26.10.1989, publ. 08.09.1992. 7 p.
4. Y?zbasi N. S., Graule T. Encyclopedia of Materials: Technical Ceramics and Glasses. Elsevier, 2021. V. 1. P. 146 – 153. DOI: 10.1016/B978-0-12-803581-8.11767-9
5. Omateta O. O., Janney M. A., Strehlow R. A. Gel-casting – a new ceramic forming process // Ceramic Bulletin, 1991. V.70, No. 10. Р. 1641 – 1649.
6. Huang, Y., Yang, J. The New Methods and Techniques Based on Gel-Casting // Novel Colloidal Forming of Ceramics. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010. DOI: 10.1007/978-3-642-12281-1_7
7. Young A. C., Omatete O. O., Janney M. A., Menchhofer P. A. Gelcasting of Alumina // Journal of the American Ceramic Society. 1991. V. 74, No. 3. Р. 612 – 618.
8. Santacruz I., Nieto M. I., Moreno R. Alumina bodies with near-to-theoretical density by aqueous gelcasting using concentrated agarose solutions // Ceramics International. 2005. V. 31. P. 439 – 445.
9. Millan A. J., Nieto M. I., Baud?n C., Moreno R. Thermogelling polysaccharides for aqueous gelcasting. Pt II. Influence of gelling additives on rheological properties and gelcasting of alumina // Journal of the European Ceramic Society. 2002. V. 22. P. 2217 – 2222.
10. Dhara S., Bhargava P. Egg white as an environmentally friendly low-cost binder for gelcasting of ceramics // Journal of the American Ceramic Society. 2001. V. 84, No. 12. Р. 3048 –3050. DOI: 10.1111/J.1151-2916.2001.TBO1137.X
11. He X., Sub B., Zhouc X., et al. Gelcasting of alumina ceramics using an egg white protein binder system // Ceramics – Silik?ty. 2011. V. 55, No. 1. Р. 1 – 7.
12. Trunec M., Maca K., Chmelik R. Polycrystalline alumina ceramics doped with nanoparticles for increased transparency // Journal of The European Ceramic Society, 2015. V. 35. P. 1001 –1009. DOI: 10.1016/J.JEURCERAMSOC.2014.09.041
13. Trunec M., Bera O. Optimization of Fine Alumina Gelcasting Using in Situ Dynamic Rheology // Journal of the American Ceramic Society. 2012. V. 59, No. 9. P. 2849 – 2856. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2012.05293.x
14. Kastyl J., Chlup Z., Stastny P., Trunec M. Machinability and properties of zirconia ceramics prepared by gelcasting method // Advances of Applied Ceramics. Structural, Functional and Bioceramics. 2020. V. 119, No. 5-6. Р. 252 – 260. DOI: 10.1080/17436753.2019.675402
15. Pat. 107986777 China. Zirconium oxide ceramic-based composite material and preparation method there of. No. 201711092738A. prior. 08.11.2017, publ. 04.05.2018. 5 p.
16. Nagaveni T., Kumar K. K., Rao C. S. P. Some chemo-rheological studies of aqueous silicon nitride suspensions in gelcasting process // 5th Intern. & 26th All India Manufacturing Technology, Design and Research Conf. (AIMTDR 2014). December 12th – 14th, 2014. IIT Guwahati, Assam, India. Assam, 2014.
17. Красный Б. Л., Тарасовский В. П., Мосин Ю. М. и др. Пористая проницаемая корундовая керамика из порошков гидроксидов алюминия. Ч. 1. Исследование свойств порошков гидроксида алюминия различных марок // Новые огнеупоры. 2014. № 1. С. 35 – 41.
18. Бабашов В. Г., Варрик Н. М., Карасева Т. А. Пористая керамика для фильтрации расплавов металлов и горячих газов (обзор) // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2020. № 8(90). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 24.08.2022). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-8-54-63
19. Бучилин Н. В., Люлюкина Г. Ю., Варрик Н. М. Влияние режима обжига на структуру и свойства высокопористых керамических материалов на основе муллита // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. № 5(53). Ст. 04. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 24.08.2022). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-5-4-4
20. Liu P. S., Chen G. F. Porous Materials. Processing and Applications. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2014. 560 p. eBook ISBN: 9780124078376 DOI: 10.1016/C2012-0-03669-1
21. Studart A. R., Gonzenbach U. T., Tervoort E., Gauckler L. J. Processing Routes to Macroporous Ceramics: A Review // Journal of the American Ceramic Society, 2006. V. 89, No. 6. P. 1771 – 1789.
22. Chen R., Huang Y., Qi J. Ceramics with ultra?low density fabricated by gelcasting: an unconventional view // Journal of the American Ceramic Society. 2007. V. 90, No. 11. P. 3424 –3429. DOI: 10.1111/J.1551-2916.2007.01915.X
23. Yang Z., Chen N., Qin X. Fabrication of Porous Al2O3 Ceramics with Submicron-Sized Pores Using a Water-Based Gelcasting Method // Materials (Basel). 2018. V. 11, No. 9. P. 1784. DOI: 10.3390/ma11091784
24. Hou Z., Du H., Liu J., et al. Fabrication and properties of mullite fiber matrix porous ceramics by a TBA-based gel-casting process // Journal of the European Ceramic Society. 2013. V. 33. P. 717 – 725.
25. Yu J., Wang H., Zhang J., et al. Gelcasting preparation of porous silicon nitride ceramics by adjusting the content of monomers // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2010. V. 53. P. 515 – 523. DOI: 10.1007/s10971-009-2125-9
26. Мищинов Б. П., Порозова С. Е. Формирование структуры материала в процессе гелевого литья нанопорошка диоксида титана // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2014. № 3. С. 37 – 42.
27. Porozova S. Ye., Kulmetyeva V. B., Ziganshin I. R. Molding of zirconia-based heat-resistant materials with nanoporosity and microporosity // Nanomaterials Yearbook-2009. From nanostructures, nanomaterials and nanotechnologies to nanoindustry. N.Y.: Nova Science Publishers, 2009. P. 145 – 152.
28. Ziganshin I. R., Porozova S. E., Stolina A. E., Torsunov M. F. Titania Powder Activation and Rutile Ceramics Structure Formation // Science of Sintering. 2009. V. 41. P. 27 – 33.
29. Мищинов Б. П., Порозова С. Е. Оптимизация условий получения пористой керамики гелевым литьем субмикронного порошка диоксида титана // Современные проблемы науки и образования, 2015. № 2. Ч. 2. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22981 (дата обращения: 16.08.2022).
30. Lang Y., Wang C.-A. Al2O3-fiber-reinforced porous YSZ ceramics with high mechanical strength // Ceramics International, 2014. V. 40, No. 7. Pt B. P. 10329 – 10335. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.03.005
31. Dong Y., Wang C.-A., Zhou J., Hong J.-L. A novel way to fabricate highly porous fibrous YSZ ceramics with improved thermal and mechanical properties // Journal of the European Ceramic Society. 2012. V. 32, No. 10. P. 2213 – 2218.
32. Lombardi M., Naglieri V., Tulliani J.-M., Montanaro L. Gelcasting of dense and porous ceramics by using a natural gelatin // Journal of Porous Materials. 2009. V. 16. P. 393 – 400.
33. Li Y., Cao W., Gong L., et al. Properties of highly porous cordierite ceramic obtained by direct foaming and gelcasting method // Ceramics-Silik?ty. 2016. V. 60, No. 2. Р. 91 – 98.
34. Каблов Е. Н., Кондрашов С. В. Мельников А. А., Щур П. А. Применение функциональных и адаптивных материалов, полученных способом 3D-печати: обзор // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2022. № 2. Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 16.09.2022). DOI: DOI 1018/2307-6046-2022-0-2-32-51
35. Мищинов Б. П., Зиганьшин И. Р., Игошев И. Е. Перспективность использования гелевого литья в аддитивных технологиях // Материалы междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы порошкового материаловедения» / под ред. А. А. Ташкинова, Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2018. С. 277 – 280.
36. Мищинов Б. П., Зиганьшин И. Р., Порозова С. Е. Оптимизация параметров гелеобразования в водных суспензиях «диоксид титана – поливиниловый спирт» для 3D-печати // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20, № 4. С. 67 – 71. DOI: 10.15593/2224-9877/2018.4.08
37. Беляченков И. О., Щеголева Н. Е., Чайникова А. С. и др. Влияние спекающих и модифицирующих добавок на процесс спекания и свойства нитридокремниевой керамики // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 1. С. 70 – 78. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-70-78
38. Воронов В. А., Чайникова А. С., Лебедева Ю. Е., Ткаленко Д. М. Влияние морфологии, фазового состава и содержания частиц оксида алюминия на реологические свойства водных суспензий на их основе // Авиационные материалы и технологии: электрон. науч.-техн. журн. 2021. № 4. Ст. 02. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 16.08.2022). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-4-14-25
The article can be purchased
electronic!
PDF format
500
DOI: 10.14489/glc.2023.01.pp.012-021
Article type:
Review
Make a request
