The role of the attrition milling on the grain size and distribution of the carbon nanotubes in YSZ powders

Abstract

The aim of present work was the examination of the role of the high efficient attrition milling on the structure and grain size of ZrO2 – 8 mol.% Y2O3 (YSZ) and on the distribution of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) in these powder mixtures. The microstructure of YSZ/MWCNTs powder mixtures with 1, 5, 10 wt.% MWCNTs was investigated. Detailed study confirmed the YSZ grain size decrease and simultaneously the non-destructive homogenization of MWCNTs in the ceramic powder mixtures. The best homogenization degree was achieved in the case of YSZ/1 wt.% MWCNT powder. Raman scattering measurements were performed to investigate the atomic bonding and structural integrity of carbon nanotubes. The presence of the G and D bands in each samples at ∼1590 and ∼1355 cm−1 confirmed the unaffected structural integrity of MWCNTs after the milling process. In addition to Raman measurements the high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) studies have shown that the structure of MWCNTs remains intact after milling. Resumen: El propósito de este trabajo fue la evaluación del rol de la molienda por atrición en la estructura y tamaño de grano de ZrO2 – 8 mol.% Y2O3 (YSZ) y la distribución de tubos de carbono multipared(MWCNTs) en las mencionadas mesclas mixtas pulverizadas. Se investigó la microestructura de los polvos YSZ/MWCNT. El estudio detallado confirmó la disminución del tamaño de grano YSZ y, simultáneamente, la homogeneización no destructiva de MWCNT en las mezclas cerámicas pulverizadas. El mejor grado de homogenización fue alcanzado en el caso de YSZ al 1% en peso de MWCNT. Se realizaron mediciones de dispersión Raman para investigar la unión atómica y la integridad estructural de los nanotubos de carbono. La presencia de las bandas G y D en cada muestra a ∼1590 cm-1 y ∼1355 cm-1, confirmó que la integridad estructural de los MWCNT, no fue afectada después del proceso de molienda. Además de las mediciones de Raman, los estudios de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) demostraron que la estructura de los MWCNT permanece intacta después de la molienda. Keywords: MWCNT, Milling, Yttria-stabilized zirconia, Palabras clave: MWCNT, Fresado, Zirconia estabilizada con itria