Neues leuchtend blaues Töpferpigment mit weniger Kobalt
Ob Ultramarin, Cerulean, Ägyptisch oder Kobalt - blaue Pigmente färben Kunstwerke seit Jahrhunderten. Jetzt haben Wissenschaftler scheinbar aus heiterem Himmel ein neues blaues Pigment entdeckt, das weniger Kobalt benötigt, aber dennoch einen brillanten Glanz beibehält. Obwohl so etwas nur alle Jubeljahre einmal vorkommt, widersteht das in ACS Applied Optical Materials beschriebene kobaltdotierte Bariumaluminosilikat-Farbmittel den hohen Temperaturen in einem Brennofen und verleiht glasierten Fliesen eine leuchtende Farbe.
Die Fliesen ergaben leuchtende Farben, wenn sie mit einem neuen blauen Pigment (rechte Spalte) oder einer angesäuerten Version des Pigmentpulvers (linke Spalte) glasiert wurden.
Adapted from ACS Applied Optical Materials 2024, DOI: 10.1021/acsaom.3c00419
Viele der leuchtend blauen Pigmente - wie die in antikem chinesischem Porzellan oder in Werken von Claude Monet - verwenden Verbindungen auf Kobaltbasis, darunter das berühmte "Kobaltblau". Obwohl das Metall selbst giftig ist, weist es in mineralischer Form eine hohe chemische und thermische Stabilität auf, und diese Eigenschaften machen Kobaltaluminat zu einem der einzigen Pigmente, das für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist, einschließlich Töpferglasuren. Heute wird Kobalt in Lithium-Ionen-Batterien verwendet, und die Nachfrage nach dem Erzmetall wird wahrscheinlich steigen, da der Bedarf an Batterieenergie zunimmt. Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler wie Peng Jiang und Kollegen nach alternativen Pigmenten, die weniger Kobaltionen benötigen und dennoch einen leuchtend blauen Farbton aufweisen.
Das Team hat sein neues Pigment auf der Grundlage eines Bariumfeldspatminerals (BaAl2Si2O8) entwickelt, das sich durch hohe Temperatur- und chemische Stabilität auszeichnet. Verbindungen, die Barium, Aluminium, Silizium und Kobalt enthalten, wurden gemahlen, zu einer Platte gepresst und dann auf über 2550 Grad Celsius erhitzt, um das Pigment zu bilden. Dann mischten die Forscher das Pulver in eine keramische Glasur, sprühten es auf die Fliesen und brannten sie, um glasierte Töpferwaren herzustellen. Das Pigment war bei Temperaturen von bis zu 3200 Grad stabil - weit über der typischen Brenntemperatur eines Töpferofens - und veränderte seine Farbe nur geringfügig, wenn es sauren oder alkalischen Lösungen ausgesetzt wurde, was die Stabilität der Verbindung beweist. Fliesen, die mit der pigmentierten Glasur besprüht wurden, behielten eine glatte, helle Oberfläche, deren Farbe sich mit zunehmender Kobaltkonzentration im Pigment vertiefte. Die Forscher sagen, dass dieses neue Pulver die benötigte Kobaltmenge erheblich reduziert, was zu einem billigeren, einfacher herzustellenden blauen Keramikpigment führt.
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