Pro-ecological methods for synthesis of nickel nanoparticles for composite applications

Composites containing nickel nanoparticles dispersed in a ceramic polycrystalline matrix are widely utilized materials for different applications. They are utilized in ceramic matrix/metallic additive composites due to their profitable influence on both the mechanical (grain size growth control, stress relaxation on crack tip by plastic deformation) and functional properties. A zirconia/nano-Ni composite is an important material for solid oxide fuel cell electrodes possessing unique electrochemical properties. Another composite composed of alumina and nano-Ni is a widely investigated structural material showing excellent mechanical properties. The paper presents an innovative pro-ecological method for synthesizing nickel nanoparticles to be used in ceramic matrix/metal particle composites, which could be used as an alternative to traditional methods. The proposed biochemical syntheses minimise or even completely eliminate the amount of produced waste and could be implemented as sustainable processes accepting the basic principles of “green chemistry”. The suggested method enables precise size control of the created nanoparticles and at the same time offers numerous advantages in comparison to conventional methods.

---

Nanocząstki niklu znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach. Wykorzystuje się je m.in. w kompozytach ceramiczno-metalicznych, gdzie wpływają pozytywnie nie tylko na mechaniczne właściwości kompozytu (kontrola rozrostu ziaren, relaksacja naprężeń przy wierzchołku pęknięcia na skutek kontaktu z fazą plastyczną), ale również na jego właściwości funkcjonalne. Kompozyty zawierające nanocząstki niklu rozproszone w osnowie polikrystalicznego tlenku cyrkonu są wykorzystywane m.in. do budowy elektrod w ogniwach paliwowych z zestalonym elektrolitem tlenkowym (SOFC). Innym przykładem kompozytu zawierającego nanocząstki niklu jest materiał wykazujący znakomite właściwości mechaniczne zbudowany z nanocząstek niklu i Al2O3. W artykule przedstawiono proekologiczną, innowacyjną metodę syntezy nanocząstek niklu do zastosowania w kompozytach ceramiczno-metalicznych jako alternatywę dla metod tradycyjnych. Zaproponowana metoda pozwala nie tylko na precyzyjną kontrolę wielkości powstających nanocząstek, ale również ich równomierne rozłożenie w matrycy ceramicznej, realizując przy tym zasady „zielonej chemii”.