SECOM APRESENTA: O impacto das cerâmicas no setor espacial

A Cerâmica foi o primeiro material que o homem conheceu e passou a estudar. Ela está presente em todas as áreas, da siderurgia até o espaço.  Não conseguimos fazer ferro, ou até mesmo comida, sem esse mineral que tem a proteção térmica como uma de suas propriedades. Os servidores Sérgio Mineiro e Isaías de Oliveira pesquisam e desenvolvem aplicações das cerâmicas, em um dos laboratórios da Coordenação de Pesquisa Aplicada e Desenvolvimento Tecnológico (COPDT), do  Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações.

O material é dividido em dois grupos: a cerâmica vermelha é a mais conhecida. O outro grupo, avançado, é conhecido como cerâmica estrutural. Esse último grupo é o objeto de estudo dos servidores do INPE. Trata-se de compostos químicos inorgânicos com elevado grau de pureza, com aplicações específicas requeridas para obter produtos ou desempenhar atividades demandadas pela nossa sociedade.

Diferença da cerâmica vermelha e da estrutural

Vermelhas - normalmente são classificadas com base na argila, podem apresentar um amplo espectro de cor: de tons avermelhados até o branco. É composta basicamente de óxidos de alumínio, silício, ferro e matéria orgânica. Pode desempenhar a função de revestimento, piso, artesanato, louça, alvenaria e é usado amplamente na construção civil. Devido a suas aplicações, os materiais utilizados nas cerâmicas vermelhas não sofrem refinamento, sendo constituídos basicamente por argilas com ou sem a adição de aditivos (compostos químicos), normalmente determinados para alterar alguma propriedade final do produto.

Estruturais - passam por diversos processamentos. Nestes materiais ao invés da argila utilizam-se óxidos de metais puros como a alumina, zircônia, sílica, titânia  etc. A partir dessas matérias primas são trabalhadas as formulações para obter cerâmica para aplicações de alto desempenho, com relação à temperatura.

No setor espacial as cerâmicas são usadas, por exemplo, para a proteção das partes dos satélites que ficam mais expostas a altas temperaturas. Outro exemplo é o de um propulsor feito de materiais metálicos que é exposto a uma temperatura, muitas vezes superior ao seu ponto de fusão. A cerâmica é usada para garantir o isolamento térmico do metal, de forma a assegurar que a temperatura não ultrapasse a suportada pelo material.

Na indústria siderúrgica as cerâmicas desempenham funções críticas, como no cadinho do alto forno, região do equipamento onde escoa o metal fundido (gusa), que depois segue para a aciaria onde se obtém o aço. Estas cerâmicas estruturais utilizadas na siderurgia são compostas basicamente de dolomita, alumina e grafita.

Projeto “Cerâmicas de Ultra Alta Temperatura (UHTCs)”

UHTC – são as cerâmicas que mantém as propriedades termomecânicas, Conseguem manter sua integridade em temperaturas de até 3000ºc. Muito estudadas nas décadas de 50 e 60, durante a corrida espacial, foram desenvolvidas metodologias de trabalho e processamento das características e propriedades que são interessantes para a aplicação aeroespacial. Há pouco mais de 10 anos, com o avanço de pesquisas em cerâmicas, o interesse nesse material de alta resistência mecânica e baixo peso ressurgiu com o intuito de buscar novas formas de aplicações de suas propriedades, gerando possibilidades para o seu emprego em compósitos com fibras de carbono.

As UHTCs são usadas nessas condições, onde são necessários altos desempenhos para impedir paradas nas linhas de produção.  No setor aeroespacial obtêm-se outros materiais de altas temperaturas como radomes, mísseis e parte de foguetes. As cerâmicas também são amplamente utilizadas no setor de energia e baterias de alto desempenho.

Com a pesquisa em Cerâmicas de Ultra Alta Temperatura os pesquisadores do INPE trabalham, na vanguarda do conhecimento, para atender as diversas aplicações que são demandadas pela sociedade. Os pesquisadores atuam também na Pós-Graduação de Engenharia do INPE, contribuindo na formação acadêmica de diversos discentes que passam pelo Instituto.