Of het nu ultramarijn, cerulean, Egyptisch of kobalt is, blauwe pigmenten kleuren al eeuwenlang kunstwerken. Nu hebben wetenschappers, schijnbaar uit het niets, een nieuw blauw pigment ontdekt dat minder kobalt gebruikt, maar toch een schitterende glans behoudt.

Hoewel zoiets misschien maar één keer in een blauwe maan gebeurt, is de met kobalt gedoteerde bariumaluminosilicaatkleurstof beschreven in ACS Applied Optical Materials is bestand tegen de hoge temperaturen in een oven en geeft een heldere kleur aan geglazuurde tegels.

Veel van de briljante blauwe pigmenten – zoals die in antiek Chinees porselein of werken van Claude Monet – maken gebruik van op kobalt gebaseerde verbindingen, waaronder het beroemde ‘kobaltblauw’. Hoewel het metaal zelf giftig is, heeft het in minerale vorm een ​​hoge chemische en thermische stabiliteit. Deze eigenschappen maken kobaltaluminaat tot een van de weinige pigmenten die geschikt zijn voor toepassingen bij hoge temperaturen, waaronder aardewerkglazuren.

Tegenwoordig wordt kobalt gebruikt in lithium-ionbatterijen, en de vraag naar metaalerts zal waarschijnlijk toenemen naarmate de behoefte aan batterijvermogen groeit. Als gevolg hiervan zoeken wetenschappers, waaronder Peng Jiang en collega's, naar alternatieve pigmenten die minder kobaltionen nodig hebben en toch een helderblauwe tint behouden.

Het team baseerde hun nieuwe pigment op een bariumveldspaatmineraal (BaAl₂ Si₂ O₈ ) dat ook hoge temperatuur- en chemische stabiliteit biedt. Verbindingen die barium, aluminium, silicium en kobalt bevatten, werden samengemalen, tot een plaat geperst en vervolgens verwarmd tot boven 2550 graden Fahrenheit om het pigment te vormen.

Vervolgens mengden de onderzoekers het poeder in een keramisch glazuur, spoten het op tegels en bakten ze af om geglazuurde stukken aardewerk te produceren. Het pigment was stabiel bij temperaturen tot 3200 graden (ruim boven de typische baktemperatuur van een aardewerkoven) en ondervond slechts lichte kleurveranderingen bij blootstelling aan zure of alkalische oplossingen, wat de stabiliteit van de verbinding aantoont.

Tegels die met het gepigmenteerde glazuur waren besproeid, behielden een glad, helder oppervlak dat dieper van kleur werd naarmate de concentratie kobalt in het pigment toenam. De onderzoekers zeggen dat dit nieuwe poeder de benodigde hoeveelheid kobalt aanzienlijk vermindert, wat resulteert in een goedkoper, gemakkelijker te produceren blauw keramisch pigment.

Meer informatie: Zhiwei Wang et al., Toepassing en eigenschappen van Co2+-gedoteerde BaAl2Si2O8 blauwe pigmenten in glazuren, ACS toegepaste optische materialen (2024). DOI:10.1021/acsaom.3c00419

Aangeboden door American Chemical Society