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Additive Manufacturing of Cupric Oxide via Direct Ink Writing

Fabricación aditiva de óxido cúprico mediante escritura directa con tinta

Fabricação aditiva de óxido cúprico por escrita direta de tinta

dc.creatorAli, Muhammad
dc.creatorKhan, Shaheryar A.
dc.creatorShah, Aqueel
dc.creatorNajib, Antash
dc.creatorHussain, Abbas
dc.date2026-06-11
dc.date.accessioned2026-06-30T15:16:05Z
dc.date.available2026-06-30T15:16:05Z
dc.identifierhttp://revistas.um.edu.uy/index.php/ingenieria/article/view/1966
dc.identifier10.36561/ING.30.3
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12806/2843
dc.descriptionThe DIW approach offers numerous benefits, including expedited prototyping, cost-effectiveness, reduced waste in manufacturing, and enhanced design flexibility. It's currently a popular production method for building materials and has great potential for porous and electronic materials. In this study, porous cupric oxide (CuO) ceramics were fabricated using a direct ink writing (DIW) approach based on a copper particle–laden aqueous precursor. The ink formulation was optimized to achieve stable extrusion and crack-free green bodies, yielding a final composition of 68.0 wt% Cu, 31.3 wt% water, and 0.6 wt% CMC. Following oxidation and sintering in air, the printed structures exhibited a bulk density of 3.60 ± 0.20 g cm⁻³ and a corresponding theoretical porosity of 43.7 ± 0.9%. X-ray diffraction confirmed nearly phase-pure monoclinic CuO with no detectable Cu or Cu₂O residues. The printed components exhibited an interconnected, porous microstructure and a four-point-probe resistivity of 10.5 ± 0.3 Ω·m at 25 °C, reflecting the influence of high porosity on charge transport. The DIW route demonstrated here provides a controllable pathway for producing porous CuO architectures with tunable microstructure and moderate electrical conductivity. These characteristics suggest potential applicability in gas filtration, catalytic supports, and electrochemical sensing; however, device-level validation is still required to fully assess functional performance.en-US
dc.descriptionEl método DIW ofrece numerosas ventajas, como la creación rápida de prototipos, la rentabilidad, la reducción de residuos en la fabricación y una mayor flexibilidad de diseño. Actualmente es un método de producción popular para materiales de construcción y tiene un gran potencial para materiales porosos y electrónicos. En este estudio, se fabricaron cerámicas porosas de óxido cúprico (CuO) utilizando un método de escritura directa con tinta (DIW) basado en un precursor acuoso cargado con partículas de cobre. La formulación de la tinta se optimizó para lograr una extrusión estable y cuerpos verdes sin grietas, obteniendo una composición final de 68,0 % en peso de Cu, 31,3 % en peso de agua y 0,6 % en peso de CMC. Tras la oxidación y sinterización al aire, las estructuras impresas mostraron una densidad aparente de 3,60 ± 0,20 g cm⁻³ y una porosidad teórica correspondiente de 43,7 ± 0,9 %. La difracción de rayos X confirmó CuO monoclínico casi puro en fase, sin residuos detectables de Cu o Cu₂O. Los componentes impresos exhibieron una microestructura porosa interconectada y una resistividad de cuatro puntas de 10,5 ± 0,3 Ω·m a 25 °C, lo que refleja la influencia de la alta porosidad en el transporte de carga. La ruta de impresión directa con tinta (DIW) demostrada aquí proporciona una vía controlable para producir arquitecturas porosas de CuO con microestructura ajustable y conductividad eléctrica moderada. Estas características sugieren una posible aplicabilidad en filtración de gases, soportes catalíticos y detección electroquímica; sin embargo, aún se requiere una validación a nivel de dispositivo para evaluar completamente su rendimiento funcional.es-ES
dc.descriptionA abordagem de escrita direta de tinta (DIW) oferece inúmeros benefícios, incluindo prototipagem acelerada, custo-benefício, redução de desperdício na fabricação e maior flexibilidade de design. Atualmente, é um método de produção popular para materiais de construção e tem grande potencial para materiais porosos e eletrônicos. Neste estudo, cerâmicas porosas de óxido cúprico (CuO) foram fabricadas utilizando uma abordagem de escrita direta de tinta (DIW) baseada em um precursor aquoso carregado com partículas de cobre. A formulação da tinta foi otimizada para obter extrusão estável e corpos verdes sem trincas, resultando em uma composição final de 68,0% em peso de Cu, 31,3% em peso de água e 0,6% em peso de CMC. Após oxidação e sinterização ao ar, as estruturas impressas apresentaram uma densidade aparente de 3,60 ± 0,20 g cm⁻³ e uma porosidade teórica correspondente de 43,7 ± 0,9%. A difração de raios X confirmou a presença de CuO monoclínico quase puro, sem resíduos detectáveis ​​de Cu ou Cu₂O. Os componentes impressos exibiram uma microestrutura porosa interconectada e uma resistividade de quatro pontos de 10,5 ± 0,3 Ω·m a 25 °C, refletindo a influência da alta porosidade no transporte de carga. A rota DIW demonstrada aqui fornece um caminho controlável para produzir arquiteturas porosas de CuO com microestrutura ajustável e condutividade elétrica moderada. Essas características sugerem potencial aplicabilidade em filtração de gases, suportes catalíticos e sensores eletroquímicos; no entanto, a validação em nível de dispositivo ainda é necessária para avaliar completamente o desempenho funcional.pt-BR
dc.formatapplication/pdf
dc.formattext/html
dc.languagespa
dc.publisherUniversidad de Montevideoes-ES
dc.relationhttp://revistas.um.edu.uy/index.php/ingenieria/article/view/1966/2134
dc.relationhttp://revistas.um.edu.uy/index.php/ingenieria/article/view/1966/2135
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0es-ES
dc.sourceMemoria Investigaciones en Ingeniería; No. 30 (2026); 14-29en-US
dc.sourceMemoria Investigaciones en Ingeniería; Núm. 30 (2026); 14-29es-ES
dc.sourceMemoria Investigaciones en Ingenieria; n. 30 (2026); 14-29pt-BR
dc.source2301-1106
dc.source2301-1092
dc.source10.36561/ING.30
dc.subjectCerámica avanzadaes-ES
dc.subjectImpresión directa con tintaes-ES
dc.subjectFabricación aditivaes-ES
dc.subjectÓxido de cobrees-ES
dc.subjectÓxido cúpricoes-ES
dc.subjectAglutinantees-ES
dc.subjectCerámicaes-ES
dc.subjectCuerpo verdees-ES
dc.subjectCuerpo marrónes-ES
dc.subjectCerámica sinterizadaes-ES
dc.subjectAnálisis de resistividad de cerámicaes-ES
dc.subjectSuspensión acuosa de aglutinantees-ES
dc.subjectSuspensión con partículases-ES
dc.subjectAdvanced Ceramicsen-US
dc.subjectDirect Ink Writingen-US
dc.subjectAdditive Manufacturingen-US
dc.subjectCopper Oxideen-US
dc.subjectCupric Oxideen-US
dc.subjectBinderen-US
dc.subjectCeramicsen-US
dc.subjectGreen Bodyen-US
dc.subjectBrown Bodyen-US
dc.subjectSintered Ceramicen-US
dc.subjectResistivity Analysis of Ceramicen-US
dc.subjectAqueous Binder Slurryen-US
dc.subjectParticle Laden Slurryen-US
dc.subjectCerâmicas Avançadaspt-BR
dc.subjectImpressão Direta de Tintapt-BR
dc.subjectManufatura Aditivapt-BR
dc.subjectÓxido de Cobrept-BR
dc.subjectÓxido Cúpricopt-BR
dc.subjectAglutinantept-BR
dc.subjectCerâmicaspt-BR
dc.subjectCorpo Verdept-BR
dc.subjectCorpo Marrompt-BR
dc.subjectCerâmica Sinterizadapt-BR
dc.subjectAnálise de Resistividade de Cerâmicapt-BR
dc.subjectSuspensão Aquosa de Aglutinantept-BR
dc.subjectSuspensão com Partículaspt-BR
dc.titleAdditive Manufacturing of Cupric Oxide via Direct Ink Writingen-US
dc.titleFabricación aditiva de óxido cúprico mediante escritura directa con tintaes-ES
dc.titleFabricação aditiva de óxido cúprico por escrita direta de tintapt-BR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.typePeer reviewed articlesen-US
dc.typeArtículos evaluados por pareses-ES
dc.typeArtigos revistos por parespt-BR

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