| Processo: | 18/19773-3 |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Exterior - Pesquisa |
| Data de Início da vigência: | 01 de agosto de 2019 |
| Data de Término da vigência: | 31 de julho de 2020 |
| Área de conhecimento: | Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos |
| Pesquisador responsável: | Rafael Salomão |
| Beneficiário: | Rafael Salomão |
| Pesquisador Anfitrião: | Ana Maria Bastos Costa Segadaes |
| Instituição Sede: | Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil |
| Instituição Anfitriã: | Universidade de Aveiro (UA), Portugal |
| Assunto(s): | Refratários Aluminato de cálcio Isolamento térmico |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | aluminato de cálcio | cerâmicas microporosas | Espinélio de alumínio e magnésio | Isolamento térmico | Moldabilidade | refratários | Cerâmicas porosas refratárias |
Resumo Cerâmicas porosas encontram grande campo de aplicação em processos que envolvam geração, troca ou manutenção de calor em altas temperaturas, como nas indústrias siderúrgica, petroquímica e de cimento. Esse bom desempenho se explica pelo fato desses materiais combinarem a baixa condutividade térmica das estruturas porosas com a elevada refratariedade e inércia químicas dos materiais cerâmicos. Considerando seu uso em aplicações de isolamento térmico acima de 1000°C por longos períodos, dois pontos que ainda necessitam de aprimoramento são a) a baixa resistência termomecânica e tenacidade (devido à elevada porosidade) e b) a dificuldade em manter os elevados níveis de porosidade por longos períodos em alta temperatura. A combinação de óxido de alumínio (alfa-Al2O3) e hidróxido de alumínio (Al(OH)3) tem grande potencial para minimizar esses aspectos, pois enquanto o Al2O3 pode formar uma matriz densa de alta resistência, os domínios de Al(OH)3 geraram regiões ricas em microporos. A estrutura final pode apresentar níveis de porosidade acima de 70 %, mesmo após sinterização em elevadas temperaturas (1500ºC), com resistência à compressão superior a 40 MPa e baixa condutividade térmica (0.1 W/(m.K) a 1200ºC). Para fins de comparação, tijolos isolantes aluminosos convencionais possuem níveis de condutividade da ordem de 3-4 W/(m.K) a 800ºC e resistência à compressão de 5-10 MPa. Neste Projeto, dois pontos serão explorados. 1) Inicialmente, pretende-se aprimorar a manutenção da elevada porosidade e capacidade de isolamento térmico em alta temperatura utilizando matrizes cerâmicas e agentes porogênicos com maior resistência à densificação durante a sinterização que a Al2O3 pura. Os compostos aluminato de magnésio ou espinélio (MgAl2O4) e hexaluminato de cálcio (CaAl12O19 ou CA6) são os principais candidato a essa aplicação por combinarem dificuldade intrínseca em produzir estruturas densas e alta refratariedade (respectivamente, 2122ºC e 1833ºC). Soluções sólidas cerâmicas como estes compostos, em altas temperaturas, apresentam forte tendência a crescimento de grão em detrimento da densificação, por sua estrutura complexa e cristais com hábito de crescimento altamente assimétrico. Além disso, quando gerados in situ a partir de Al2O3 e CaO ou MgO, sua menor densidade em relação à Al2O3 faz com que essas reações sejam processos expansivos que dificultam ainda mais a densificação. São candidatos a matérias primas para este estudo as matrizes de Al2O3 e MgAl2O4 e CaAl12O19 pré-formados, os porogênicos Al(OH)3, Mg(OH)2, MgCO3, Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O, CaCO3 e Ca(OH)2 e os ligantes hidráulicos cimento de aluminato de cálcio e alumina hidratável. 2) O segundo ponto diz respeito à utilização de técnicas de processamento por suspensões aquosas para produzir estruturas porosas monolíticas. Comparada com métodos baseados em prensagem, a moldagem de suspensões com uso de ligante hidráulico permite obter rapidamente estruturas de maior volume, alta porosidade inicial e com grande liberdade de geometria. No entanto, há diversos desafios relacionados à preparação de codispersões estáveis e de alta fluidez e trabalhabilidade quando mais de um tipo de partícula cerâmica é considerado. Entre eles, destacam-se a necessidade de equilibrar níveis e sinais de potencial Zeta, interações entre íons, contra-íons e dispersantes e sensibilidade ao pH e temperatura do meio. Serão testados diversos dispersantes à base de poli(carboxilato-éter), poli(etilenoglicol) e poli(acrilato de amônio) e empregadas técnicas de caracterização reológica para aprimorar o processamento. Após a caracterização física, térmica e morfológica das estruturas porosas produzidas, os resultados obtidos serão comparados com isolantes comerciais tradicionais. | |
| Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa: | |
| Mais itensMenos itens | |
| TITULO | |
| Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias ( ): | |
| Mais itensMenos itens | |
| VEICULO: TITULO (DATA) | |
| VEICULO: TITULO (DATA) | |