Desbloquear Propriedades de Materiais Avançados com Zircónio Estabilizado com Ítria

As propriedades versáteis da zircónia estabilizada tornaram-na um material versátil em várias indústrias, tais como a aeroespacial, a automóvel e a energética. Desde a sua resistência e dureza superiores até às caraterísticas equilibradas, cada variedade de zircónia estabilizada oferece o seu próprio conjunto de atributos adaptados especificamente a utilizações específicas.

A zircónia estabilizada com ítria destaca-se pela sua estabilidade térmica superior e propriedades de condutividade iónica, tornando-a uma excelente escolha de material para sensores de oxigénio e células de combustível de óxido sólido.

Força e resistência superiores

A adição de ítria aumenta consideravelmente a dureza da zircónia, tornando-a altamente durável e adequada para aplicações que envolvam elevadas tensões mecânicas. Além disso, esta adição aumenta a estabilidade térmica e a resistência ao choque térmico, bem como proporciona uma maior estabilidade térmica para proteção contra choques térmicos. Além disso, a zircónia estabilizada com ítria apresenta uma excelente condutividade iónica que permite que os iões de oxigénio passem livremente através da sua estrutura, tornando-a útil em aplicações como sensores de oxigénio e células de combustível de óxido sólido.

A YSZ possui uma resistência superior ao desgaste, o que a torna ideal para componentes encontrados em ambientes agressivos, como turbinas a gás ou motores a jato. Pode suportar a exposição contínua a condições abrasivas sem degradação, em comparação com a zircónia estabilizada com cálcio ou magnésio, que requer limiares de temperatura mais elevados para se manter estável.

A YSZ pode suportar mudanças rápidas de temperatura, o que a torna adequada para materiais aeroespaciais e sensores automóveis que monitorizam os parâmetros do motor e dos gases de escape. Além disso, a sua resistência ao choque térmico ultrapassa a da CSZ e da MSZ, que têm limiares de temperatura mais baixos para a estabilidade. Por conseguinte, este material é frequentemente escolhido como material de base para revestimentos de barreira térmica utilizados em motores a jato e turbinas a gás.

Resistência a altas temperaturas

A zircónia estabilizada pode suportar temperaturas elevadas, o que a torna adequada para aplicações na indústria aeroespacial e na produção de energia. Além disso, a zircónia estabilizada com ítria pode também ser utilizada em sensores de oxigénio e células de combustível de óxido sólido (SOFCs ou SOECs).

A adição de ítria à zircónia estabilizada permite-lhe reter uma estrutura cúbica mesmo à temperatura ambiente, eliminando as transformações de fase que, de outra forma, poderiam conduzir a fissuras quando ocorrem ciclos operacionais. Esta caraterística torna a ítria uma adição inestimável para a criação de componentes de alta temperatura exigidos pelos motores a jato que têm de permanecer intactos para suportar condições ambientais adversas.

O fabrico de zircónia estabilizada levanta algumas preocupações ambientais; a sua produção envolve a sinterização a alta temperatura e a utilização de agentes estabilizadores potencialmente tóxicos. Além disso, a zircónia não se biodegrada, pelo que a eliminação segura deve ser gerida em conformidade - no entanto, isto pode revelar-se um desafio devido ao espaço limitado dos aterros e aos potenciais riscos de contaminação do solo/água.

Biocompatibilidade

A zircónia estabilizada com ítria (YSZ) é uma cerâmica avançada que contém óxido de zircónio com óxido de ítrio como agente estabilizador, evitando assim a sua transformação de formação tetragonal para monoclínica que ocorre sem estabilização, aumentando significativamente a condutividade iónica, a estabilidade térmica, a resistência, a dureza e a durabilidade.

A resistência, tenacidade e dureza superiores da YSZ tornam-na ideal para aplicações que requerem uma elevada resistência ao stress. Além disso, a sua resistência à fratura e a sua elevada condutividade iónica contribuem para a sua durabilidade em ambientes abrasivos agressivos que frequentemente danificam outros materiais.

A estabilidade térmica do YSZ torna-o uma excelente escolha de material para utilização em células de combustível de óxido sólido (SOFC) e baterias, onde os iões de oxigénio fluem facilmente a altas temperaturas, melhorando a eficiência e prolongando a vida útil destes sistemas de energia.

Leve

Os materiais de zircónio estabilizado oferecem um desempenho avançado em todas as indústrias, desde a aeroespacial aos dispositivos médicos. Isto deve-se à sua combinação especial de qualidades - estabilidade a altas temperaturas, condutividade selectiva de iões de oxigénio e vagas de oxigénio na superfície - o que torna estes materiais excecionalmente vantajosos.

A zircónia estabilizada com ítria (YSZ) oferece a relação resistência-dureza mais elevada graças ao seu mecanismo de endurecimento por transformação, tornando-a adequada para aplicações como ferramentas de corte industriais e implantes dentários. Entretanto, as Zircónias Estabilizadas com Cálcio e Magnésia (CSZ e MSZ) oferecem um equilíbrio entre as propriedades de resistência e dureza ideal para cerâmicas estruturais e materiais refractários.

Os cientistas podem utilizar as propriedades versáteis da YSZ para adaptar as suas propriedades a aplicações específicas. Por exemplo, a YSZ tetragonal fornece propriedades eléctricas superiores necessárias para dispositivos sensores de oxigénio e células de combustível de óxido sólido (SOFC). Além disso, o seu elevado ponto de fusão ajuda a garantir o seu desempenho contínuo a temperaturas de funcionamento. Além disso, estão em curso esforços para desenvolver métodos de fabrico mais ecológicos, para que os produtos de zircónio possam ser produzidos de forma eficiente, minimizando a utilização de energia e atenuando a sua pegada ambiental durante a produção.