Fabricação de piezocerâmicas curvadas com a ajuda da gravidade - Ciência e Engenharia de Materiais

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quarta-feira, 1 de dezembro de 2021

Fabricação de piezocerâmicas curvadas com a ajuda da gravidade

    




Resumo: Cientistas desenvolveram uma forma de produzir piezocerâmicas altamente compactas e com geometrias difíceis de conseguir, mas com ajuda da força de gravidade incluída na sinterização é possível.



Os materiais piezoelétricos podem produzir carga elétrica a partir de uma tensão mecânica. Esta propriedade é muito procurada em peças cerâmicas altamente compactas e geometricamente complexas devido à sua estabilidade mecânica e amplo campo de aplicação devido ao seu alto efeito de acoplamento eletromecânico, propriedades mecânicas estáveis e baixo custo. 


Um grupo de cientistas em vez de usar a impressão 3D para fazer isso porque é impossível imprimir corpos cerâmicos verdes geometricamente complexos em um alto volume de componentes cerâmicos e boa compactação, também porque é difícil para a peça ter uma geometria complexa e alto desempenho piezoelétrico ao mesmo tempo. Portanto, eles usaram o processo de sinterização por gravidade (GDS) para conseguir isso.


Como mostrado na figura 1, o processo GDS consiste na colocação de um compacto verde prensado de pós precursores de titanato de zirconato de chumbo (PZT) em duas plataformas de suporte de alumina com baixa expansão térmica e alta condutividade térmica, para uma melhor estabilidade térmica. No início do processo de sinterização há um equilíbrio de forças, mas com o calor o corpo sólido torna-se quase líquido, então ocorre uma certa deformação causada pela força da gravidade, estabelecendo um novo equilíbrio de forças. No final do processo, pode ser obtido um corpo curvo mecanicamente estável.




Figura 1: Esquema do processo de sínteses de GDS. Fonte: SHAN, Y. et al. 2021.

A estratégia GDS é uma via universal e fácil para fabricar piezocerâmicas curvas e outras cerâmicas funcionais sem comprometer suas funcionalidades, bem como seu uso para produção em larga escala.

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Referência:

Shan, Y., Liu, S., Wang, B. et al. A gravity-driven sintering method to fabricate geometrically complex compact piezoceramics. Nature Communications 12, 6066 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26373-x 


Redação: Dennis Luis Gonzales Ordoñez - UNILA