Mecânica

Cerâmica fabricada a frio é mais forte que concreto

Cerâmica fabricada a frio é mais forte que concreto
Foto de uma das peças produzidas (esquerda) e estrutura interna, mostrando a coesão e a homogeneidade dos grânulos (direita).[Imagem: ETH Zurich/Peter Rüegg]

Sinterização a frio

No final do ano passado, uma equipe norte-americana lançou um inovador processo de sinterização "a frio" com potencial para revolucionar a fabricação de cerâmicas.

A novidade requer as aspas porque houve uma redução substancial do calor exigido para assar as peças, mas os fornos ainda são necessários.

Agora, Florian Bouville e André Studart, do Instituto ETH de Zurique, na Suíça, criaram um novo método de fabricação de cerâmicas que dispensa totalmente a queima - a sinterização ocorre a temperatura ambiente. Para comparação, a fabricação de cimento, tijolos, pisos, revestimentos e louças requer fornos com temperaturas bem superiores a 1000° C.

Em vez da queima, as matérias-primas são compactadas sob alta pressão em um processo com um consumo muito baixo de energia.

Geomimetismo

A dupla usou como matéria-prima um pó muito fino de carbonato de cálcio, o mesmo usado na indústria de cerâmica. Só que, em vez de aquecê-lo para obter uma peça, eles adicionaram uma pequena quantidade de água e o compactaram.

"O processo de fabricação é baseado no processo geológico de formação rochosa," explica Bouville.

As rochas sedimentares são formadas naturalmente a partir de sedimentos que são comprimidos ao longo de milhões de anos através da pressão exercida por depósitos sobrepostos. Esse processo transforma o sedimento de carbonato de cálcio em calcário - com uma pequena ajuda da água presente no ambiente.

Como os pesquisadores usaram carbonato de cálcio em partículas extremamente finas (nanopartículas), o processo de compactação não demorou tanto - leva apenas uma hora para que as peças fiquem prontas. "Nosso trabalho é a primeira evidência de que uma peça de material cerâmico pode ser fabricada a temperatura ambiente em um curto período de tempo e com pressões relativamente baixas," diz Studart.

Mais forte do que o concreto

O material resultante também apresentou altíssima qualidade. Os testes mostraram que a cerâmica sinterizada a frio suporta cerca de 10 vezes mais força do que o concreto antes de se quebrar, e é tão rígida como pedra ou concreto. Em outras palavras, é difícil deformá-la.

Até agora, a equipe produziu apenas pequenas amostras de material, do tamanho de uma moeda, e usando uma prensa hidráulica de laboratório - como as normalmente usadas na indústria, mas de pequeno porte.

"O desafio é gerar uma pressão suficientemente alta para o processo de compactação. Peças maiores exigem uma força correspondentemente maior," diz Bouville, acrescentando que peças de cerâmica do tamanho de azulejos podem ser viáveis usando a nova técnica.

Bibliografia:

Geologically-inspired strong bulk ceramics made with water at room temperature
Florian Bouville, André R. Studart
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 14655
DOI: 10.1038/ncomms14655




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