IMPORTANTE
Protocolo de Segurança para a realização do 64º Congresso Brasileiro de Cerâmica
Modalidade Pôster Eletrônico (E–Pôster) – Orientações e Normas para envio
Envio de resumos continua aberto somente submissão em forma de pôster
Data do congresso alterada para dezembro devido ao COVID-19
Flash sintering - da cerâmica ao vidro
Eduardo Bellini Ferreira
EESC-USP
Possui graduação em Engenharia de Materiais (1992), mestrado em Engenharia de Materiais (1995), doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais (2000) e pós-doutorado (2001-2003) pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Desde Março/2010 é docente do Departamento de Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), USP, atuando como Professor Doutor. De Agosto/2007 a Março/2010 foi docente do Departamento de Materiais e Tecnologia da Faculdade de Engenharia da UNESP, Guaratinguetá, na posição de Professor Assistente de Processamento de Materiais Cerâmicos. Finalizou em Dez/2007 a coordenação de um projeto de Pesquisa Inovativa na Pequena e Micro Empresa (PIPE/FAPESP) junto à empresa VITROVITA - Instituto de Inovação em Vitrocerâmicos, em São Carlos. Desde 2013 é Coordenador de Transferência de Tecnologia do Center for Research, Technology and Education in Vitreous Materials - CeRTEV, um dos CEPIDs da FAPESP, sediado em São Carlos. É membro da Comissão de Vidros da Associação Brasileira de Cerâmica. Tem experiência na área de Engenharia de Materiais, com ênfase em Cerâmicas e Vidros, e interesse nos temas: formação de vidros, sinterização e cristalização de vidros, manufatura de materiais vitrocerâmicos, pesquisa e desenvolvimento de vitrocerâmicas para diversas aplicações.
Resumo
A sinterização por flash ou flash sintering é uma promissora técnica de fabricação cerâmica que utiliza campo elétrico para estimular a sinterização. Pertence a um conjunto de técnicas de sinterização assistida, conhecidas como FAST. Notavelmente aplicada a cerâmicas ZrO2-Y2O3, a tensão elétrica pode diminuir o tempo de sinterização de horas para poucos segundos e ocorrer centenas de graus abaixo da temperatura de sinterização convencional. Desde o trabalho pioneiro de Raj e colaboradores (EUA, 2010), a sinterização por flash vem sendo aprimorada e estendida a várias cerâmicas cristalinas, mas o entendimento do fenômeno ainda é motivo de debate. Além do aquecimento Joule, incluem-se os efeitos de avalanche de defeitos, fotoluminescência, e alteração da estrutura cristalina. Apesar do sucesso com cerâmicas cristalinas, tentativas de aplicar a sinterização por flash em compactos de vidro em pó vinham falhando até recentemente. Nesses compactos, o flash produz amolecimento e formação de espuma, devido ao escoamento viscoso e à liberação de gás induzidos pelo aquecimento rápido e descontrolado, acima da temperatura de transição vítrea, tornando o material inútil. Em, o flash é associado ao aquecimento Joule, eletrólise e ruptura dielétrica. A aplicação de um campo elétrico é conhecida por diminuir a temperatura de cristalização e orientar o crescimento de cristais em líquidos super-resfriados. Relata-se também o uso de vidro como aditivo na sinterização por flash de cerâmicas cristalinas. Em vidros do sistema SiO2-Na2O, aquecidos a uma taxa de aquecimento constante, a temperatura do forno em que se observa o ponto de amolecimento diminui com a aplicação de campo elétrico devido à rápida formação de uma camada de depleção dos íons alcalinos, de aproximadamente 100 nm de espessura, resultando em aumento da impedância. Investigamos a possibilidade de sinterização por flash de compactos de partículas de um vidro de janela comercial tratado a uma taxa constante em diferentes intensidades de campo elétrico. Os vidros do sistema soda-cal-sílica têm alta importância econômica e várias aplicações, são condutores iônicos de sódio e facilmente disponíveis. Para este sistema, muita informação pode ser encontrada na literatura sobre suas propriedades físico-químicas, como a dependência da temperatura da cinética de cristalização, sinterização por fluxo viscosidade e condutividade elétrica, importantes para avaliar as bases fenomenológicas da sinterização assistida por campo elétrica. Neste trabalho será mostrado um painel geral da sinterização por flash de materiais cerâmicos, uma análise crítica de sua aplicação para vidros, e a demonstração bem-sucedida da sinterização por flash de vidros do sistema Na2O-CaO-SiO2.