Materiais cerâmicos industriais

As cerâmicas de alumina são os materiais cerâmicos industriais avançados mais amplamente utilizados. Devido à forte ligação entre os átomos iônicos, a alumina oferece bom desempenho em termos de estabilidade química e térmica, resistência relativamente boa e características de isolamento térmico e elétrico, a um preço razoável. Com diversos graus de pureza e um custo relativamente baixo na produção da matéria-prima, a alumina pode ser utilizada em uma ampla gama de aplicações em diversos setores a um preço razoável.

Ao contrário das cerâmicas tradicionais à base de argila e sílica, as cerâmicas avançadas de alumina (ou cerâmicas modernas, cerâmicas industriais) são utilizadas para diversos fins devido às suas excelentes propriedades mecânicas, resistência à corrosão e à oxidação, ou propriedades elétricas, ópticas e/ou magnéticas, em diversos tipos de aplicações industriais. Isso se deve à sua composição química e microestrutura.

Os materiais cerâmicos industriais avançados são geralmente compostos por ligações “híbridas” — uma combinação de ligações covalentes, iônicas e metálicas —, sendo a maioria deles compostos de metais, metalóides e não-metais, como óxidos, nitretos e carbonetos.

Quando ingredientes adequados, como óxido de magnésio (MgO), óxido de ítrio (Y₂O₃) ou óxido de cálcio (CaO), são adicionados para controlar a transformação de fase originalmente destrutiva, a zircônia pode ser um material ideal para alta resistência e alta tenacidade. As características da microestrutura de cerâmicas de zircônia isso o torna um material de engenharia de escolha para resistência ao desgaste, à corrosão, a danos e à degradação em diversas aplicações.

O carboneto de silício se destaca por sua dureza, alto ponto de fusão e alta condutividade térmica. Ele é capaz de manter sua resistência a temperaturas de até 1.400 ℃ e oferece excelente resistência ao desgaste e ao choque térmico.

Possui aplicações industriais bem estabelecidas e amplamente difundidas como suportes de catalisadores e filtros de gases quentes ou de metal fundido, devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica e à boa resistência ao choque térmico, bem como à excelente estabilidade mecânica e química em ambientes com temperaturas elevadas.

A cordierita possui uma resistência superior ao choque térmico devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica intrínseco (CET), aliado a uma refratariedade relativamente alta e a uma elevada estabilidade química. Por isso, é frequentemente utilizada em aplicações industriais de alta temperatura, como trocadores de calor para motores de turbina a gás e suportes de catalisadores em forma de favo de mel no sistema de exaustão de automóveis.

A mulita ocorre muito raramente na natureza, pois só se forma em condições de alta temperatura e baixa pressão; por isso, como mineral industrial, a mulita precisa ser obtida por meio de alternativas sintéticas.

A mullita é um material altamente promissor para cerâmicas avançadas em processos industriais, devido às suas propriedades térmicas e mecânicas favoráveis: baixa expansão térmica, baixa condutividade térmica, excelente resistência à deformação por fluência, resistência adequada a altas temperaturas e notável estabilidade em ambientes químicos agressivos.