Isolantes térmicos porosos para sinterização de materiais cerâmicos por micro-ondas em ultra-alta temperatura

• Processo: 23/06154-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Rodolfo Foster Klein-Gunnewiek
• Beneficiário: Iago Cordeiro Santa Bárbara
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Refratários
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle microestrutural | Espumação direta | Isolantes de alto desempenho | Isolantes térmicos porosos | refratários | Sinterização por micro-ondas | Micro-ondas em refratários

Resumo

Redução de gastos energéticos e aumento da eficiência energética nos processos industriais estão entre as principais pautas da atualidade. Não muito diferente, a indústria cerâmica, em especial a de refratários, também segue este apelo por razões óbvias: no caso de refratários de alto desempenho, as temperaturas de processamento das peças ultrapassam os 1500 °C, não raramente atingindo temperaturas superiores a 1700 °C. Este processo leva muitas horas ou dias para conclusão. Do ponto de vista tecnológico, buscam-se processos para a obtenção de peças refratárias que possam ser processadas em tempos reduzidos e/ou em temperaturas inferiores e que apresentem desempenho igual ou superior às obtidas convencionalmente. A aplicação de micro-ondas neste segmento é uma opção viável. Entretanto há poucos trabalhos focados nesta técnica em alta e ultra-alta temperatura. Devido à interação volumétrica entre as micro-ondas interagem com os materiais cerâmicos, os tempos de sinterização são consideravelmente reduzidos, chegando a uma economia de até 90% e tempos inferiores. Há vários fatores que justificam a escassez de trabalhos: seleção de materiais isolantes e inertes, transparentes às micro-ondas, resistentes ao dano por choque térmico e que suportem muitos ciclos. Os materiais isolantes com poros entre 0,5 a 3µm são ideais. Entretanto, o campo eletromagnético além de acelerar processos difusionais, nos poros possibilitam a abertura de microplasma, tornando as condições de uso ainda mais severas. Diante disso, o presente projeto tem como objetivos a obtenção de materiais isolantes a base dos materiais transparentes alumina e alumina-mulita para uso em micro-onda em alta e ultra-alta temperaturas. A porosidade será controlada via espumação direta. As peças serão devidamente caracterizadas (física-, estrutural- e microestruturalmente) e testadas quanto ao seu desempenho. Do ponto de vista científico, espera-se clarificar como as micro-ondas de fato interagem com materiais porosos e quais danos podem causar. Já sob a ótica tecnológica, espera-se obter materiais isolantes simples que suportem as condições severas de operação, abrindo diversas possibilidades de aplicação no processamento por micro-ondas em temperaturas muito elevadas.