Stampa per estrusione di sfene: effetto dei precursori sulla temperatura di sinterizzazione e sulla microstruttura.

The main objective of the present work is to study the effect of the type of precursors used for the synthesis of sphene (CaTiSiO₅ ) on its microstructural characteristics. Sphene (CaO.TiO₂.SiO₂) is a calcium titanate silica and can be synthesized by the reaction between CaO, TiO₂ and SiO₂ which is complete at temperatures of 1300 °C in air. In +literature the methods of synthesis reported consist in using SiO₂ and/or precursors (such as preceramic polymers), CaCO₃ as a precursor of CaO and TiO₂. Sphene or titanite has excellent biocompatibility characteristics and compared to other bio-ceramics such as hydroxyapatite (HAP), has high bioactivity as demonstrated by tests conducted both in vitro and in vivo. This study analyse the effect of the precursors used (for example, preceramic polymer vs SiO₂, CaSiO₃ vs CaCO₃ and SiO₂) for the synthesis of sphene, on the characteristics of the sintered material in terms of microstructure, morphology (porosity and grain size) and mechanical properties. Samples of sphene printed via Fused Deposition Modeling (FDM) and sintered from specially prepared precursor pellets will also be analysed.

Il presente lavoro ha come obiettivo principale lo studio dell’effetto della tipologia di precursori utilizzati per la sintesi dello sfene (CaTiSiO₅) sulle sue caratteristiche microstrutturali. Lo sfene (CaO.TiO₂.SiO₂) è un silico titanato di calcio e può essere sintetizzato dalla reazione tra CaO, TiO₂ e SiO₂ che è completa a temperature di 1300°C in aria. In letteratura i metodi di sintesi riportati consistono nell’utilizzare SiO₂ e/o precursori (quali ad esempio polimeri preceramici), CaCO₃ come precursore di CaO e TiO₂. Lo sfene o titanite presenta ottime caratteristiche di biocompatibilità e rispetto ad altri bio-ceramici come l’idrossiapatite (HAP), possiede elevata bioattività come dimostrato da test condotti sia in vitro che in vivo. In questo studio viene analizzato l’effetto dei precursori utilizzati (ad esempio polimero preceramico vs SiO₂, CaSiO₃ vs CaCO3₃ ed SiO₂) per la sintesi dello sfene, sulle caratteristiche del materiale sinterizzato in termini di microstruttura, morfologia (porosità e dimensione dei grani) e proprietà meccaniche. Verranno inoltre analizzati campioni di sfene stampato via Fused Deposition Modeling (FDM) e sinterizzato a partire da pellets di precursori preparati ad hoc.