Cerâmica fabricada com eletricidade deforma como metal

Redação do Site Inovação Tecnológica -  15/06/2018

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:

High temperature deformability of ductile flash-sintered ceramics via in-situ compression
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
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 2063
DOI: 10.1038/s41467-018-04333-2