O que são Cerâmicas Avançadas?

As cerâmicas avançadas são resultantes do aprofundamento dos estudos de materiais e tecnologias voltadas à cerâmica, a fim de atender as demandas dos avanços tecnológicos. Diante disso, são capazes de oferecer um desempenho superior aos materiais tradicionais, proporcionando qualidade e resistência aos produtos finais. 

Veja também: Análise de Materiais: 3 coisas que você precisa saber e O que é caracterização de materiais?

A Associação Brasileira de Cerâmica (ABCERAM) classifica os materiais cerâmicos conforme as suas estruturas e aplicações: Cerâmicas Vermelhas, Cerâmicas Brancas, Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas), Materiais Refratários, Isolantes Térmicos, Fritas e Corantes, Abrasivos e Vidro, Cimento e Cal, além das Cerâmicas Avançadas/de Alta Tecnologia.

A partir de matérias-primas em pó obtém-se cerâmicas avançadas. Possuem elevado grau de pureza e, geralmente, essas matérias passam por tratamentos térmicos em elevadas temperaturas, no intuito de conferir à peça propriedades desejadas. 

Através do processamento e refino de óxidos metálicos, silicatos, nitretos, carbetos e terras raras, têm-se as cerâmicas avançadas. As mais comuns se utilizam do nome dos materiais com maior concentração na sua formulação ou da combinação deles, por exemplo: alumina, zircônia, carbeto de silício, nitreto de boro, titanato de alumínio etc.

PROPRIEDADES

A aplicação em diversas áreas das cerâmicas avançadas dependem das propriedades. As principais são:

• Elevada resistência a altas temperaturas;
• Alta resistência a corrosão química;
• Alta dureza;
• Isolantes elétricos;

APLICAÇÕES

As cerâmicas avançadas estão presentes em diversos segmentos industriais, por exemplo, de biomedicina, bioquímica, nuclear, petroquímica, militar e eletroeletrônicos. Com isso, têm-se produtos como: cadinhos, peças biocompatíveis, motores e turbinas para sistemas de energia, blindagens balísticas, materiais de corte e componentes eletrônicos.

O nitreto de silício (Si3N4), por exemplo, é um dos materiais mais promissores para a construção da nova geração de turbinas a gás que irão movimentar usinas produtoras de energia elétrica. Operando a temperaturas acima de 1200 ºC, as turbinas poderão atingir eficiência térmica superior às atuais termelétricas, emitindo uma quantidade de gases poluentes bem menor.

Analogamente, outro exemplo de aplicação de cerâmicas avançadas está em componentes do maior motor aeronáutico do mundo, designado como UltraFan. Este, começou a ser construído pela Rolls-Royce. Escolheram esse tipo de material para auxiliar a manter a eficiência em altas temperaturas e pressão elevada.

LIMITAÇÕES

Uma das limitações que impedem a disseminação dos materiais cerâmicos é a fragilidade. Em outras palavras, absorvem uma pequena quantidade de energia antes da sua fratura, o que confere ao material baixa tenacidade. Assim, quando são solicitadas mecanicamente por esforços flexivos e cisalhamento existe a possibilidade de rompimento. Além disso, devido às limitações de processamento das cerâmicas avançadas, não é possível evitar a fratura frágil nesses materiais.

Contudo, estudos continuam sendo desenvolvidos no intuito de alcançar melhorias significativas na tenacidade à fratura, ductilidade e resistência ao impacto da cerâmica. Dessa forma, técnicas e mecanismos antes utilizados apenas nos metais passaram a ser consideradas aplicáveis em sistemas cerâmicos. Como a descoberta de Ron Garvie e colegas da Comunidade Científica e Organização para Pesquisas Industriais (CSIRO) do endurecimento por transformação em cerâmicas de zircônia parcialmente estabilizadas.

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