Title

SINTERIZAÇÃO A FRIO DA HIDROXIAPATITA EMPREGANDO ÁCIDO FOSFÓRICO COMO FASE LÍQUIDA TRANSITÓRIA

COLD SINTERING OF HYDROXYAPATITE USING PHOSPHORIC ACID AS TRANSIENT LIQUID PHASE

Authorship

TRINDADE, DERICK HORRANA DE SOUZA DA; AZEVEDO, ARY MACHADO DE; SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA; SILVA, MARCELO HENRIQUE PRADO DA

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AZEVEDO, ARY MACHADO DE

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SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA

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SILVA, MARCELO HENRIQUE PRADO DA

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DOI

10.5151/2594-5327-42355

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Abstract

Este estudo investigou o efeito da concentração e molaridade do ácido fosfórico (H₃PO₄) na sinterização a frio (Cold Sintering Process, CSP) de hidroxiapatita (HA), visando à obtenção de materiais cerâmicos densificados em baixas temperaturas. Foram preparadas amostras com 5% e 10% em massa de H₃PO₄, em concentrações de 1M e 2M, sinterizadas a 200 °C sob pressão de 600 MPa por 30 minutos. A caracterização foi realizada por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios de densidade e resistência à flexão. Os resultados mostraram que a formulação com 10% de H₃PO₄ a 1M promoveu a melhor combinação entre cristalinidade, densificação e resistência mecânica. Por outro lado, a alta molaridade (2M) inibiu o crescimento cristalino e favoreceu a formação de fases amorfas, com maior área de superfície específica. A CSP demonstrou ser uma alternativa eficaz e energeticamente viável para a produção de cerâmicas biomédicas.

THIS STUDY INVESTIGATED THE EFFECT OF PHOSPHORIC ACID (H₃PO₄) CONCENTRATION AND MOLARITY ON THE COLD SINTERING PROCESS (CSP) OF HYDROXYAPATITE (HAP), AIMING TO PRODUCE DENSIFIED CERAMIC MATERIALS AT LOW TEMPERATURES. SAMPLES CONTAINING 5% AND 10% BY WEIGHT OF H₃PO₄, AT 1M AND 2M CONCENTRATIONS, WERE COLD SINTERED AT 200 °C UNDER 600 MPA FOR 30 MINUTES. CHARACTERIZATION WAS PERFORMED USING X-RAY DIFFRACTION (XRD), SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM), DENSITY TESTS, AND FLEXURAL STRENGTH MEASUREMENTS. RESULTS INDICATED THAT THE 10% H₃PO₄ AT 1M FORMULATION ACHIEVED THE BEST COMBINATION OF CRYSTALLINITY, DENSIFICATION, AND MECHANICAL STRENGTH. IN CONTRAST, HIGHER MOLARITY (2M) INHIBITED CRYSTAL GROWTH AND PROMOTED THE FORMATION OF AMORPHOUS PHASES WITH INCREASED SPECIFIC SURFACE AREA. CSP PROVED TO BE AN EFFECTIVE AND ENERGY-EFFICIENT ALTERNATIVE FOR FABRICATING BIOMEDICAL CERAMICS, WITH POTENTIAL FOR SUSTAINABLE APPLICATIONS AND THE DEVELOPMENT OF CERAMIC MATRIX COMPOSITES CONTAINING POLYMER PHASES. THE PROCESS SIGNIFICANTLY REDUCES ENERGY CONSUMPTION AND ENABLES THE PRESERVATION OF HEAT-SENSITIVE MATERIALS, POSITIONING CSP AS A PROMISING PLATFORM FOR ADVANCED MATERIALS ENGINEERING.

Keywords

Sinterização a Frio (CSP), Hidroxiapatita, Ácido Fosfórico, Fase Líquida Transitória.

Cold Sintering Process (CSP), Hydroxyapatite, Phosphoric Acid, Transient Liquid Phase