Nova classe de cerâmica pode ser termoformada em formato de chapa metálica

No que consideram uma “nova fronteira em materiais”, os engenheiros da Northeastern University desenvolveram um novo tipo de cerâmica que pode ser moldada em formas finas e complexas, abrindo novas aplicações expansivas na eletrônica. Descritos como cerâmicas termoformáveis, os novos materiais surgiram através de um acidente de laboratório, mas poderiam servir como dissipadores de calor mais eficientes e duráveis, entre outras possibilidades.

Os autores do estudo estavam brincando com compostos cerâmicos experimentais à base de boro para potenciais aplicações industriais no ano passado e aparentemente levaram o material ao ponto de ruptura.

“Nós o explodimos com um maçarico e, enquanto o carregávamos, ele se deformou inesperadamente e caiu do suporte”, Randall Erb, professor de engenharia mecânica e industrial da Northeastern. “Olhamos a amostra no chão pensando que era um fracasso. Percebemos que estava perfeitamente intacto. Foi apenas moldado de forma diferente. Tentamos mais algumas vezes e percebemos que poderíamos controlar a deformação. E então começamos a moldar o material por compressão e descobrimos que era um processo muito rápido.”

O comportamento do material contrariava a sabedoria convencional sobre como a cerâmica é formada e o que ela é capaz de suportar. Quando submetidos a mudanças extremas de temperatura, esses materiais provavelmente irão rachar ou quebrar, mas a equipe foi literalmente capaz de aplicar um maçarico e mantê-los inteiros.

“É único: a cerâmica termoformável, pelo que vimos e lemos, não existe realmente”, disse o autor do estudo, Jason Bice. “Portanto, é uma nova fronteira em materiais.”

Um exame mais aprofundado dos materiais revelou uma microestrutura subjacente que lhes permite transmitir calor rapidamente. Durante a moldagem e termoformação, um processo que normalmente se aplica a polímeros termoplásticos e chapas metálicas, a equipe descobriu que a cerâmica poderia ser moldada em geometrias complexas, mantendo boa resistência mecânica e condutividade térmica.

Também trabalhando a seu favor, no que diz respeito às aplicações em eletrônica, está o fato de o material não transportar elétrons nem interferir nas radiofrequências (RF). Em smartphones e outros dispositivos, uma espessa camada de alumínio é usada para afastar o calor. Mas com seu conjunto de propriedades e a capacidade de ter menos de um milímetro de espessura e se adaptar a diferentes superfícies, a equipe vê o material cerâmico servindo como um dissipador de calor mais eficaz.

“Se você colocar um dissipador de calor de alumínio em um componente de RF, basicamente introduzirá uma série de antenas para interagir com o sinal de RF”, diz Erb. “Em vez disso, podemos colocar nosso material à base de nitreto de boro dentro e ao redor de um componente de RF e ele é essencialmente invisível ao sinal de RF.”

Os cientistas receberam uma subvenção para continuarem a desenvolver a tecnologia e procuram agora a comercialização através de uma empresa spin-off chamada Fourier.

A pesquisa foi publicada na revista Advanced Materials.

Fonte: Universidade do Nordeste