Inclusión de plaquetas bidimensionales de Al2O3 en cerámicas de YSZ para aplicaciones a alta temperatura

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales
• Ingeniería de Cerámicas
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las cerámicas estructurales avanzadas se benefician de materiales 2D como el grafeno y las MXenes.
• Las altas temperaturas operativas provocan la degradación oxidativa en los refuerzos 2D, lo que lleva a la inestabilidad.
• Los materiales existentes enfrentan limitaciones en condiciones térmicas extremas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una metodología de procesamiento para compuestos de YSZ reforzados con plaquetas 2D de Al2O3.
• Lograr la estabilidad a alta temperatura (hasta 1300°C) en una atmósfera específica.
• Mejorar las propiedades mecánicas y multifuncionales de las cerámicas estructurales.

Principales métodos:

• Fabricación de compuestos de YSZ reforzados con plaquetas 2D de Al2O3.
• Utilización de una estrategia de acoplamiento multiespacial: modulación del campo gravitacional, alineación vibratoria y densificación por presión.
• Logro de la alineación paralela de las plaquetas de Al2O3 dentro de la matriz de YSZ.

Principales resultados:

• Se lograron compuestos estables hasta 1300°C.
• La transmitancia en el infrarrojo cercano (NIR) se redujo por debajo del 10%, bloqueando la transferencia de calor radiante.
• Se observó una mayor resistencia a las sales fundidas de CaO-MgO-AlO1.5-SiO2 (CMAS) y una mejora en la tenacidad a la fractura.

Conclusiones:

• El compuesto desarrollado de plaquetas de YSZ-Al2O3 ofrece una estabilidad termomecánica excepcional.
• Los compuestos de óxido/cerámica 2D rentables muestran una gran promesa para aplicaciones en entornos hostiles.
• La metodología de procesamiento permite la fabricación de compuestos cerámicos avanzados con propiedades personalizadas.