Síntese e propriedades de vitrocerâmicas contendo fase espinélio nanométrica para aplicações em sistemas de proteção e fotônicas

• Processo: 14/20865-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Data de Início da vigência: 23 de fevereiro de 2015
• Data de Término da vigência: 25 de agosto de 2015
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ana Candida Martins Rodrigues
• Beneficiário: Ana Candida Martins Rodrigues
• Pesquisador visitante: Atiar Rahaman Molla
• Instituição do Pesquisador Visitante: Central Glass and Ceramic Research Institute (CGCRI), Índia
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros, AP.CEPID
• Assunto(s): Vidro Cristalização Espinélio Vitrocerâmica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: agente nucleante | Cristalização | espinélio | Proteção balística | vidro | VitroCerâmica | vidros e vitrocerâmicas

Resumo

Alguns vidros quando cristalizados por tratamentos térmicos adequados formam materiais com granulação fina e são, muitas vezes, transparentes. Materiais policristalinos formados desta maneira, ou vitrocerâmicas (VC), podem apresentar várias vantagens sobre vidros e cerâmicas em geral. As propriedades das VC dependem de sua composição, da natureza e quantidade de fases presentes e também de sua microestrutura. A composição do vidro precursor e as condições de tratamento térmico determinam, potencialmente, o conjunto das fases presentes que, por sua vez, regula muitas das características físicas e químicas das VCs tais como: densidade, propriedades mecânicas, ópticas e térmicas. A fase aluminato de magnésio (MgAl2O4) é uma fase tipo espinélio que possui propriedades únicas como por exemplo, não sofre transição de fase até seu ponto de fusão (2105°C), possui alta resistência a temperaturas elevadas, dureza elevada, alto módulo de elasticidade, alta inércia química em meios ácidos e básicos, baixo coeficiente de expansão térmica e elevada resistência ao choque térmico. Por estes motivos, o MgAl2O4 tem sido considerado um material importante e estratégico. No entanto, a fabricação de corpos sinterizados de espinélio MgAl2O4 de alta pureza e elevada densidade relativa por reações em estado sólido convencional é, muitas vezes, difícil. Em particular, o aumento do tamanho de grão, por exemplo, por Ostwald-ripening, é muito difícil de suprimir em um processo de sinterização no estado sólido. Assim, a fabricação de vitrocerâmicas pelo método de fusão (melt-quenching) seguido por tratamento térmico é uma técnica adequada para se obter materiais de granulação fina, materiais nanoestruturados livres de poros. A rota vitrocerâmica permite um controle fino sobre o tamanho de cristais, sendo possível reter as características transparentes do vidro precursor. A projeto proposto tem como objetivo o desenvolvimento de uma técnica de fabricação de vitrocerâmicas de fase espinélio, através do estudo da composição do vidro precursor e dos parâmetros de processamento (tratamentos térmicos) para se obter VC transparentes, com fase espinélio de alta resistência para aplicação, por exemplo em proteção balística (armor materials). O vidro precursor da composição espinélio tem de um modo geral, temperatura de fusão extremamente elevadas, ~1700°C, o que torna extremamente difícil a síntese de um vidro homogêneo e sem defeitos, pela técnica clássica de fusão e resfriamento rápido. Assim, o principal objetivo do presente trabalho é aperfeiçoar a composição de um vidro precursor com ponto de fusão relativamente baixo, para obter vitrocerâmicas com fase espinélio. As VCs obtidas serão caracterizadas com relação a sua microestrutura, propriedades térmicas, mecânicas e óticas, a fim de analisar se os materiais obtidos serão aptos para aplicações em armaduras de sacrifício (proteção balística) ou em aplicações em fotônicas. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MOLLA, ATIAR R.; RODRIGUES, ALISSON M.; SINGH, SHIV PRAKASH; LANCELOTTI, RICARDO FELIPE; ZANOTTO, EDGAR D.; RODRIGUES, ANA C. M.; DOUSTI, MOHAMMAD REZA; DE CAMARGO, ANDREA S. S.; MAGON, CLAUDIO JOSE; ALMEIDA SILVA, IGOR D'ANCIAES. Crystallization, mechanical, and optical properties of transparent, nanocrystalline gahnite glass-ceramics. Journal of the American Ceramic Society, v. 100, n. 5, p. 1963-1975, MAY 2017. (14/20865-9, 13/24064-8, 13/07793-6)