Processamento da zirconita: de tecnologia nuclear a biomaterial

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Rodrigues, Vanessa Galvão
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biomateriais; biomaterials; coprecipitação; coprecipitation; silica; sílica; sol-gel; zircon sand; zirconia; zircônia; zirconita
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-12042023-142442/

O processo de metalurgia extrativa de zircônio e háfnio para obter ZrO2/HfO2 grau nuclear, que foi desenvolvido no IPEN, inclui desde a abertura da zirconita (ZrSiO4) por fusão alcalina, separação e purificação de Zr/Hf de outros elementos do minério até processos especiais de separação de Zr e Hf por técnica de extração por solventes para obtenção desses em grau nuclear. Em reatores nucleares, Zr grau nuclear é usado como material de contenção de combustível e Hf nuclear, em barras de controle de nêutrons. A zircônia (ZrO2) apresenta três formas polimórficas: cúbica (c), tetragonal (t) e monoclínica (m). Recentemente, YSZ, ZrO2 estabilizado com Y2O3 na fase cúbica tem sido estudado como candidato à matriz cerâmica inerte, devido às suas excelentes propriedades mecânicas e resistência a danos por radiação. Neste trabalho, foram utilizadas soluções de oxicloreto de zircônio e cloreto de ítrio obtidos a partir da dissolução de hidróxido de zircônio (do processo IPEN de metalurgia extrativa de Zr e Hf) e Y2O3 em HCl. O pó cerâmico YSZ foi sintetizado por coprecipitação de hidróxidos Zr e Y na mistura dessas soluções, por adição de NH4OH. Calcinação a 550ºC por 1h destes hidróxidos resultou em YSZ estabilizada na fase cúbica. Os nanocristais de zircônia incorporados na sílica têm grande potencial de aplicação na área biomédica. Diferente de outros estabilizantes, como alcalinos terrosos e algumas terras raras, a sílica induz a formação de rede de oxigênio que estabiliza a fase tetragonal de ZrO2, através de ligações Si-O-Zr, o que poderia promover a propriedade bioativa. Zircônia estabilizada tetragonal de composição molar de SiO2:ZrO2 de 62:38 foi sintetizada pelos métodos sol-gel seguido de precipitação. As soluções ZrOCl2 e Na2SiO3, ambas derivadas do processo de metalurgia extrativa do IPEN, foram utilizadas como fonte de ZrO2 e SiO2, respectivamente. Pó de ZrO2 tetragonal foi obtido após tratamento térmico a 950ºC por 3h do produto sintetizado. A cerâmica sinterizada a 1100 ºC por 3 h foi submetida ao teste de citotoxicidade e bioatividade. O produto não apresentou citotoxicidade e bioatividade nos períodos analisados.