Os materiais cerâmicos são amplamente utilizados pela sua resistência à corrosão, resistência ao desgaste e desempenho a altas temperaturas. São um potencial material de alto desempenho que pode substituir os materiais metálicos e ser utilizado em ambientes agressivos. No entanto, devido à fragilidade inerente aos materiais cerâmicos, a sua gama de aplicações práticas é limitada. Com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, os novos materiais cerâmicos têm uma nova direção de desenvolvimento.
Compósitos cerâmicos reforçados com bigodes
Os whiskers cerâmicos referem-se a fibras de cristal único com diâmetros muito pequenos. Geralmente, o seu comprimento é centenas de vezes superior ao seu diâmetro, e é normalmente produzido pelo método da fase gasosa. Os bigodes têm poucos defeitos, pelo que a sua resistência mecânica é muito elevada e a sua resistência à tração pode aproximar-se da resistência teórica dos cristais puros. A resistência dos whiskers está intimamente relacionada com a sua espessura. Quanto mais espessos forem os bigodes, menor será a resistência, pelo que quanto mais pequeno for o diâmetro dos bigodes, melhor. Como os whiskers têm as caraterísticas de elevada resistência, baixa densidade e resistência ao calor, são frequentemente utilizados como materiais de reforço. Os whiskers normalmente utilizados incluem whiskers de Al2O3, whiskers de SiC e Si3N4, whiskers de grafite, etc. O reforço com bigodes é um meio eficaz para melhorar as propriedades mecânicas a alta temperatura e a estabilidade ao choque térmico dos materiais cerâmicos.
Compósito nano-cerâmico
Os materiais compósitos nanocerâmicos foram desenvolvidos em meados da década de 1980. Os compósitos nanocerâmicos podem geralmente ser divididos em três categorias: nanocompósitos intragranulares, intergranulares e nano/nanocompósitos. As partículas à escala nanométrica dos dois primeiros tipos de nanocompósitos estão principalmente dispersas dentro ou entre os grãos da matriz e o seu principal objetivo é melhorar as propriedades mecânicas a altas temperaturas. Os nano/nanocompósitos são compostos por dispersões nanométricas e grãos da matriz, com o objetivo de acrescentar novas funções às cerâmicas, como a processabilidade e a superplasticidade. O tamanho do grão, a largura dos limites do grão, a distribuição da segunda fase, o tamanho dos poros e dos defeitos dos materiais compósitos nanocerâmicos estão limitados ao nível de 100 nm. A redução do tamanho do grão duplicará as propriedades mecânicas do material.
Compósitos cerâmicos de alto desempenho
A composição dos materiais compósitos com gradiente de desempenho muda gradualmente de um lado para o outro. A mudança na composição causa uma mudança gradual no desempenho (ou função) do material. Este material é o chamado material de gradiente de desempenho (chamado material funcional inclinado no Japão). Trata-se de um novo material desenvolvido pelo Japão em meados da década de 1980. O material de gradiente de desempenho é um material de relaxamento da tensão térmica. Foi desenvolvido para aplicações práticas que requerem que um lado do material seja resistente ao calor e à oxidação, enquanto o outro lado (lado frio) deve ser resistente e capaz de aliviar e suportar o stress térmico. Trata-se de um novo conceito de material diferente dos materiais compósitos homogéneos tradicionais.
