Title

SINTERIZAÇÃO A FRIO DE HIDROXIAPATITA EM BAIXAS PRESSÕES UTILIZANDO ÁGUA COMO FASE TRANSIENTE: INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DO TEMPO DE PROCESSAMENTO

COLD SINTERING OF HYDROXYAPATITE AT LOW PRESSURES USING WATER AS A TRANSIENT PHASE: INFLUENCE OF TEMPERATURE AND PROCESSING TIME

Authorship

ROBERT, RENÉ BERTOLINI; JUNIOR, NIVALDO PEREIRA DA SILVA; TRINDADE, DERICK HORRANA DE SOUZA DA; SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA; SILVA, MARCELO HENRIQUE PRADO DA

ROBERT, RENÉ BERTOLINI

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JUNIOR, NIVALDO PEREIRA DA SILVA

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TRINDADE, DERICK HORRANA DE SOUZA DA

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SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA

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DOI

10.5151/2594-4711-41956

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Abstract

Este trabalho investigou a sinterização a frio de hidroxiapatita (HAp), sintetizada via rota sol-gel, utilizando água como fase transiente, com foco na influência da temperatura e do tempo de prensagem sobre as propriedades estruturais e mecânicas do material. Foram avaliadas nove combinações experimentais, com temperaturas de 150, 175 e 200 °C, e tempos de 0, 15 e 30 minutos. As análises mostraram que o aumento da temperatura e do tempo promove maior densificação, crescimento de cristalitos, aumento da cristalinidade e melhora na resistência à flexão das amostras. A condição de 200 °C por 30 minutos apresentou os melhores resultados, atingindo densificação de 64,44% e resistência à flexão de 22,97 MPa. A difração de raios X confirmou a predominância da fase de hidroxiapatita e a redução da fase secundária (Ca₃(PO₄)₂) nas condições mais otimizadas. Embora os valores mecânicos sejam inferiores aos obtidos por sinterização convencional, o processo mostrou-se energeticamente eficiente e ambientalmente favorável. Assim, a sinterização a frio com água se consolida como uma alternativa promissora para a fabricação de biocerâmicas, conciliando desempenho funcional, sustentabilidade e viabilidade técnica para aplicações biomédicas.

THIS STUDY INVESTIGATED THE COLD SINTERING OF HYDROXYAPATITE (HAP), SYNTHESIZED VIA THE SOL-GEL ROUTE, USING WATER AS A TRANSIENT PHASE, FOCUSING ON THE INFLUENCE OF TEMPERATURE AND PRESSING TIME ON THE MATERIAL'S STRUCTURAL AND MECHANICAL PROPERTIES. NINE EXPERIMENTAL COMBINATIONS WERE EVALUATED, WITH TEMPERATURES OF 150, 175, AND 200 °C, AND HOLDING TIMES OF 0, 15, AND 30 MINUTES. THE ANALYSES SHOWED THAT INCREASING TEMPERATURE AND TIME PROMOTED HIGHER DENSIFICATION, CRYSTAL GROWTH, INCREASED CRYSTALLINITY, AND IMPROVED FLEXURAL STRENGTH. THE CONDITION OF 200 °C FOR 30 MINUTES PRESENTED THE BEST RESULTS, ACHIEVING A DENSIFICATION OF 64.44% AND A FLEXURAL STRENGTH OF 22.97 MPA. X-RAY DIFFRACTION CONFIRMED THE PREDOMINANCE OF THE HYDROXYAPATITE PHASE AND THE REDUCTION OF THE SECONDARY PHASE (CA₃(PO₄)₂) UNDER OPTIMIZED CONDITIONS. ALTHOUGH THE MECHANICAL VALUES ARE LOWER THAN THOSE OBTAINED BY CONVENTIONAL SINTERING, THE PROCESS PROVED TO BE ENERGY-EFFICIENT AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY. THEREFORE, COLD SINTERING USING WATER IS ESTABLISHED AS A PROMISING ALTERNATIVE FOR THE FABRICATION OF BIOCERAMICS, COMBINING FUNCTIONAL PERFORMANCE, SUSTAINABILITY, AND TECHNICAL FEASIBILITY FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS.

Keywords

Hidroxiapatita, Sinterização a Frio, Rota Sol-Gel, Biomateriais.

Hydroxyapatite, Cold Sintering, Sol-Gel Route, Biomaterials