Campo elétrico revoluciona fabricação de cerâmica

Moldando peças de cerâmica por meio de um campo elétrico o processo fica mais eficiente energeticamente

Imagens: Divulgação

Importância da cerâmica
Peças de cerâmica têm papel importante muito além da cozinha e das louças sanitárias.

Isoladores elétricos de alta tensão, velas de ignição, células a combustível, escudos à prova de bala, turbinas a gás, varetas de reatores nucleares e rolamentos de alta temperatura são alguns exemplos de outras utilidades onde esses materiais alcançam alto valor agregado.

Campo elétrico
Agora, pesquisadores descobriram como utilizar um campo elétrico para moldar peças de cerâmica, o que torna o processo muito mais eficiente energeticamente.

O campo elétrico transforma a cerâmica em um material superplástico, que pode ser moldado com uma força que essencialmente tende a zero.

O processo deverá resultar em economias de custo significativas para a indústria de cerâmica por ser muito superior aos métodos de produção tradicionais.

Material cristalino
A cerâmica é um material cristalino. E uma das características dos materiais cristalinos está nos defeitos que se formam entre os minúsculos grânulos que os formam.

"Um desses defeitos é chamado de contorno do grânulo, que é onde os cristais com átomos alinhados em diferentes direções se encontram no material," explica o Dr. Hans Conrad, da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, coordenador da pesquisa.

"Nós descobrimos que, se aplicarmos um campo elétrico ao material, esse campo elétrico interage com as cargas nas fronteiras dos grânulos e torna mais fácil para os cristais deslizarem uns sobre os outros ao longo desses limites. Isso torna muito mais fácil de deformar o material," diz Conrad.

Cerâmica superplástica
Em outras palavras, o material torna-se superplástico, permitindo que a cerâmica seja moldada na forma desejada usando uma força muito menos intensa.

Na verdade, os pesquisadores falam em uma força para deformar o material que essencialmente tende a zero.

O campo elétrico necessário também é bastante reduzido. "Nós estamos falando entre 25 e 200 volts por centímetro, de modo que a eletricidade de uma tomada comum seria adequada para algumas aplicações," diz o pesquisador.

Coletes à prova de balas de cerâmica
Estes resultados significam que os fabricantes de cerâmica poderão passar a fazer suas peças usando muito menos energia - a energia do campo elétrico necessário para tornar a cerâmica superplástica é mais do que compensada pela energia quase desprezível que passa a ser necessária para moldar as peças.

"Isso vai tornar os processos de produção mais rentáveis e diminuir a poluição," diz Conrad.

Conrad e seus colegas planejam agora utilizar a técnica para fabricar coletes à prova de bala de cerâmica que serão mais baratos e mais resistentes.

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