Propriedades mecânicas de espumas cerâmicas produzidas via "gelcasting"

Abstract

INTRODUÇÃOAs cerâmicas porosas podem apresentar certas propriedades, como baixa densidade, baixa condutividade térmica, alta área superficial e alta permeabilidade, associadas a características gerais próprias dos materiais cerâmicos, como alta refratariedade e resistência a ataques químicos. Tais características credenciam o uso desses materiais em aplicações tecnológicas como filtragem em altas temperaturas, suportes para catálise, isolamento térmico, implantes ósseos, entre outras [1].A introdução de poros nos materiais cerâmicos causa, entretanto, a redução da resistência mecânica e dos módulos elásticos [2]. Além disso, a maioria dos processos de fabricação de cerâmicas porosas proporciona corpos com grande quantidade de trincas e macrodefeitos, provocando uma deterioração adicional de suas propriedades mecânicas. Recentemente foi desenvolvido um novo processo para fabricação de cerâmicas porosas, baseado na aeração de uma suspensão cerâmica contendo um agente espumante [3]. A espuma obtida é rapidamente gelificada através da polimerização in situ de monômeros previamente adicionados. Posteriormente, a cerâmica é sinterizada. Este processo proporciona cerâmicas com valores de porosidade que podem ResumoCerâmicas porosas são materiais de grande interesse tecnológico, devido à associação de propriedades únicas como alta refratariedade e inércia química com alta permeabilidade, alta área superficial e baixa condutividade térmica. No entanto, o aumento da porosidade resulta, invariavelmente, na deterioração das propriedades mecânicas. Este trabalho faz uma investigação sobre as propriedades mecânicas de espumas cerâmicas obtidas pela aeração de suspensões associada à polimerização "in situ" de monômeros orgânicos previamente adicionados (processo gelcasting). A macroestrutura resultante deste processo é constituída por poros que tendem a uma geometria esférica, a qual minimiza a concentração de tensões mecânicas. Além disso, as paredes dos poros podem ser completamente densificadas, proporcionando uma microestrutura homogênea. A resistência mecânica de espumas cerâmicas com várias densidades foi avaliada por flexão em quatro pontos e por compressão. Os resultados mecânicos foram analisados através da estatística de Weilbull. O módulo elástico das amostras foi caracterizado pelo método de ressonância mecânica de barras. Os resultados obtidos possibilitam uma melhor compreensão dos fatores que determinam as propriedades mecânicas desta nova classe de material, fornecendo subsídios para futuros desenvolvimentos. Palavras-chave: gelcasting, cerâmica porosa, módulo de ruptura, módulos elásticos, módulo de Weilbull. Abstract

Decomposição térmica de espumas de poliuretano para fabricação de vitrocerâmica celular de Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA)

“…O crescente interesse em cerâmi-cas celulares tem sido associado principalmente a suas propriedades específicas, como alta área superficial, alta permeabilidade, baixa densidade, baixa condutividade térmica, juntamente com as característi-cas próprias dos materiais cerâmicos, alta refratariedade e resistência a ataques químicos. Estas propriedades fazem das cerâmicas celulares materiais viáveis para diversas aplicações tecnológicas, como filtros, isolantes térmicos, membranas, sensores de gás, suportes catalíticos, material estrutural leve, materiais para implantes ósseos, entre outras 2,3 . A composição, o tamanho, a morfologia das células e as propriedades mecânicas são fatores importantes que influenciam na escolha da aplicação tecnológica apropriada.…”

“…A composição vitrocerâmica Li 2 O-ZrO 2 -SiO 2 -Al 2 O 3 (LZSA) 10 , utilizada neste trabalho, foi escolhida por apresentar propriedades interessantes, tais como resistência mecânica à flexão de 100 a 160 MPa, resistência ao desgaste por abrasão de 40 a 80 mm 3 , resistência química a ácidos (0,5% perda de massa) e bases (1% perda de massa). O coeficiente de expansão térmica linear pode variar de cerca de 2 a 11 x 10 -6 °C -1 .…”

Influência do pH sobre a estabilidade de suspensões de alumina estabilizadas eletroestericamente

“…Esse comportamento deve-se ao fato que, nesta elevada concentração de sólidos, há uma dificuldade maior no controle da formação de aglomerados, devido a um menor IPS. Esses aglomerados levam ao fenômeno da pseudoplastia, que normalmente surge quando eles são quebrados durante o ensaio, formando unidades menores, reduzindo a viscosidade 15,[22][23][24] . Outra possível causa de pseudoplastia é que, à medida que a taxa de cisalhamento aumenta, a estrutura da suspensão se torna mais uniformemente empacotada, levando a uma redução na viscosidade 24 .…”

Structural and fluid dynamic characterization of calcium carbonate-based porous ceramics

“…These properties make porous ceramics useful in a variety of applications, including filters 1 , membranes 2 , sensors 3 , low-weight structural materials 4 , insulators 5 , biomaterials 6 , and catalyst supports 7 . In such applications, the porous ceramics are designed to exhibit different size distributions and pore morphologies 8 . For example, porous ceramics based on silicon carbide (SiC) have recently received significant attention from researchers due to their excellent structural properties, high thermal shock resistance, high hardness, and mechanical and chemical stability, particularly at high temperatures and in harsh environments.…”