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Materiais Avançados

Cerâmica fabricada com eletricidade deforma como metal

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/06/2018

Cerâmica deforma como metal se for fabricada sob um campo elétrico
A cerâmica continua trincando, mas não é destruída catastroficamente, como acontece no processamento tradicional.
[Imagem: Jaehun Cho et al. - 10.1038/s41467-018-04333-2]

Sinterização flash

Há cerca de dois anos, pesquisadores holandeses conseguiram sintetizar cerâmicas flexíveis - um material que é tipicamente quebradiço fabricado na forma de folhas finas, que dobram-se como papel.

Agora, uma equipe da Universidade Purdue, nos EUA, encontrou uma forma de trabalhar com blocos maiores de cerâmica e torná-la quase tão maleável quanto um metal.

Com a técnica, a natureza tipicamente quebradiça da cerâmica pode ser minimizada, fazendo com que o material suporte cargas pesadas e abrindo caminho para a fabricação de peças mais resilientes, de revestimentos de lâminas de motores de aviões a implantes dentários.

O segredo está em aplicar uma corrente elétrica durante a fabricação da cerâmica, por um processo chamado sinterização, por meio do qual um material em pó coalesce em uma massa sólida - com a aplicação da eletricidade, o processo passa a ser conhecido como sinterização flash.

Cerâmica maleável

Os testes foram feitos com uma cerâmica conhecida como YSZ, sigla para "zircônia estabilizada com ítria", uma cerâmica bem-conhecida e com largas aplicações termais - as cerâmicas são isolantes térmicos excepcionais.

Aplicando a corrente elétrica durante a sinterização, a cerâmica ganha maleabilidade, podendo ser facilmente moldada a temperatura ambiente. E a novidade aqui está em comprovar essa maleabilidade também sob altas temperaturas, justamente as condições nas quais a cerâmica tipicamente opera em condições reais.

Enquanto os metais podem ser tensionados entre 10 e 20% sem se quebrar, as cerâmicas tipicamente se fraturam com uma tensão de apenas 2 a 3%. Com o processamento por sinterização flash, o material resiste a tensões entre 7 e 10%.

"No passado, quando aplicávamos uma carga elevada a temperaturas mais baixas, um grande número de cerâmicas falhava catastroficamente sem aviso. Agora, podemos ver as rachaduras aparecendo, mas o material permanece coeso; isso é uma falha previsível e muito mais segura para o uso da cerâmica," disse o professor Xinghang Zhang.

Bibliografia:

Artigo: High temperature deformability of ductile flash-sintered ceramics via in-situ compression
Autores: Jaehun Cho, Qiang Li, Han Wang, Zhe Fan, Jin Li, Sichuang Xue, K. S. N. Vikrant, Haiyan Wang, Troy B. Holland, Amiya K. Mukherjee, R. Edwin García, Xinghang Zhang
Revista: Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 2063
DOI: 10.1038/s41467-018-04333-2






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