Στην πρόταση αυτή προτείνεται η ανάπτυξη, σε βιομηχανική κλίμακα, καινοτόμων αργιλοπυριτικών και μαγνησιακών πυριμάχων μαζών και τούβλων, με τη χρήση της νανοτεχνολογίας, με σκοπό τα πυρίμαχα που θα παραχθούν να παρουσιάζουν βελτιωμένες ιδιότητες, όπως βέλτιστη πορώδη δομή, υψηλή πυριμαχικότητα/ θερμομηχανική συμπεριφορά/αντίσταση στους θερμικούς αιφνιδιασμούς/αντίσταση σε διάβρωση, αλλά και να απαιτούν ελάχιστο χρόνο προθέρμανσης.
Tα πυρίμαχα στα οποία θα εστιαστεί το ενδιαφέρον της έρευνας που θα αναπτυχθεί περιλαμβάνουν (α) αργιλοπυριτικά πυρίμαχα τούβλα και μάζες, β) αργιλοπυριτικά πυρίμαχα τούβλα και μάζες με προσθήκη καρβιδίου του πυριτίου (SiC) και ζιρκονίας, (γ) θερμομονωτικές πυρίμαχες μάζες, και (δ) πυρίμαχα μαγνησίας-άνθρακα (MgO-C). Στις πρώτες ύλες αυτών των πυριμάχων, θα προστεθούν νανανοσωματίδια που βασίζονται σε ανόργανα οξείδια (πυριτία, αλουμίνα, ζιρκονία, τιτανία κ.α.) ή νανοϋλικά άνθρακα, με σκοπό τη
βελτίωση της συμπεριφοράς των τελικών πυρίμαχων προϊόντων. Η παρασκευή των νανοϋλικών θα γίνει με χρήση των πλέον σύγχρονων
μεθοδολογιών οι οποίες εξασφαλίζουν υψηλή ποιότητα, χαμηλό κόστος και παραγωγή σε μεγάλες ποσότητες. Τα νανοσωματίδια θα χρησιμοποιηθούν ως κολλοειδή συνδετικά υλικά, ώστε να πληρώσουν κενά κατά το στάδιο της μορφοποίησης των πρώτων υλών, να επιταχύνουν και χαμηλώσουν τη θερμοκρασία των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα κατά την έψηση των κεραμικών και να οδηγήσουν σε επί τόπου (in situ) ανάπτυξη νέων ενδιαφερουσών μικροδομών οι οποίες θα προσδώσουν στο τελικό πυρίμαχο εξαιρετικές ιδιότητες.
Για την επίτευξη του σκοπού της πρότασης, στο Έργο θα συνεργαστούν οι εταιρίες ΜΑΘΙΟΣ ΠΥΡΙΜΑΧΑ Α.Ε. και ΜΥΤΙΛΗΝΑΙΟΣ Α.Ε - Αλουμίνιον της Ελλάδος, και ερευνητικές ομάδες από το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων (Εργαστήριο Κεραμικών και Σύνθετων Υλικών, ΤΜΕΥ/ΠΙ/CCL) σε συνεργασία με την ομάδα των κεραμικών και πυριμάχων υλικών του Εργαστηρίου Μεταλλουργίας του ΕΜΠ. Τα πυρίμαχα που θα παραχθούν θα τοποθετηθούν σε πυρίμαχες επενδύσεις κάδων και καμινιών της ελληνικής μεταλλουργικής βαριάς βιομηχανίας, και συγκεκριμένα στη ΜΥΤΙΛΗΝΑΙΟΣ Α.Ε - Αλουμίνιο της Ελλάδος και στη Γενική Μεταλλευτική και Μεταλλουργική Ανώνυμη Εταιρία ΛΑΡΚΟ, και έτσι θα αξιολογηθεί η απόδοσή τους σε ρεαλιστικές συνθήκες λειτουργίας και θα μελετηθούν οι μηχανισμοί και οι παράγοντες που επηρεάζουν την αστοχία των πυρίμαχων.
Οι ενότητες εργασίας έχουν οργανωθεί στην πρόταση έτσι ώστε τα αναμενόμενα αποτελέσματα του Έργου να είναι (α) η ανάπτυξη νέων πυρίμαχων υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες και χαμηλό κόστος παραγωγής, με συνδυασμό των παραδοσιακών τεχνικών παραγωγής πυριμάχων και της νανοτεχνολογίας, (β) η χρησιμοποίηση μεθοδολογιών παρασκευής νανοπροσθέτων χαμηλού κόστους, για μείωση του κόστους παραγωγής των τελικών προηγμένων πυρίμαχων προϊόντων, (γ) η ανάπτυξη άμεσης συνεργασίας μεταξύ φορέων από το πανεπιστήμιο, την έρευνα και την ελληνική βιομηχανία, με στόχο τη συμπληρωματικότητα σε υπάρχουσα τεχνογνωσία και εξοπλισμό, ώστε αυτή να οδηγήσει στην επιτυχή επίτευξη των τεχνολογικών στόχων του Έργου αλλά και σε μία μονιμότερη μελλοντική συνεργασία, και (δ) η απόκτηση τεχνογνωσίας από τη ΜΑΘΙΟΣ ΠΥΡΙΜΑΧΑ Α.Ε. στην ανάπτυξη αιωρημάτων νανοκόνεων και βελτιωμένων πυριμάχων με τη χρήση της νανοτεχνολογίας.
Η παρούσα πρόταση στοχεύει στην ανάπτυξη σε βιομηχανική κλίμακα καινοτόμων αργιλοπυριτικών και μαγνησιακών πυριμάχων υλικών (πυριμάχων μαζών και τούβλων) με βελτιωμένες ιδιότητες με τη χρήση της νανοτεχνολογίας. Πιο συγκεκριμένα, η ανάπτυξη των νέων προϊόντων θα περιλαμβάνει την προσθήκη στις παραδοσιακές πρώτες ύλες,
νανοσωματιδίων με βάση ανόργανα οξείδια (πυριτία, αλουμίνα, ζιρκονία, τιτανία κ.ά.) ή άνθρακα και με σκοπό τη βελτίωση της
συμπεριφοράς τους. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον θα έχει η προσθήκη των νανοσωματιδίων υπό μορφή αιωρημάτων στις πυρίμαχες μάζες σε πλήρη αντικατάσταση του αλουμινικού τσιμέντου, που αναμένεται να αυξήσει σημαντικά την πυριμαχικότητα και την αντοχή των υλικών στη διάβρωση και να μειώσει τον χρόνο προθέρμανσης. Όλα τα νανοϋλικά που θα χρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες και πρόσθετα θα παρασκευαστούν εντός του έργου με συγκεκριμένες μεθοδολογίες χαμηλού κόστους και η ανάπτυξή τους θα αποτελέσει διακριτή ενότητα εργασίας. Θα χρησιμοποιηθούν κυρίως εγχώριες πρώτες ύλες και επίσης θα διερευνηθεί η δυνατότητα χρήσης διαφόρων βιομηχανικών παραπροϊόντων για τη μείωση του κόστους παραγωγής. Η ενίσχυση των ιδιοτήτων των αργιλοπυριτικών και μαγνησιακών πυριμάχων που θα αναπτυχθούν θα επιτευχθεί μέσω των νανοσύνθετων δομών όπως: οξειδίων/νανοξειδίων με διασπορά
νανοσωματιδίων ή φυλλιδίων στις κεραμικές μήτρες, νανοδομών άνθρακα και νανοπρόσθετων μη διαβροχής. Στα πυρίμαχα στα οποία θα εστιαστεί η έρευνα περιλαμβάνονται: α) αργιλοπυριτικά πυρίμαχα τούβλα και μάζες, β) αργιλοπυριτικά πυρίμαχα τούβλα και μάζες με προσθήκη καρβιδίου του πυριτίου (SiC) και ζιρκονίας, γ) θερμομονωτικές πυρίμαχες μάζες και δ) πυρίμαχα μαγνησίας-άνθρακα (MgO-C).
