Cerâmicas derivadas de polímeros (PDC – Polymer derived ceramics) representam uma classe de cerâmicas que são sintetizadas a partir do cross-linking e sinterização de precursores poliméricos. Assim, o processo começa com um polímero que vai se consolidar em cerâmica quando a temperatura for adequada.
A primeira vez que um polímero foi transformado em uma cerâmica foi no começo da década de 1970 na Alemanha, porém só no final da mesma que ocorreu um progresso significativo da área no Japão, quando foi possível transformar um polímero em fibras de SiC.
A primeira etapa do processo é o cross-linking do polímero, que ocorre em baixas temperaturas (100 – 400 ˚ C), em seguida é feita a transformação para cerâmica, com temperaturas bem maiores (1000-1400 ˚ C). Entre 400 e 1000 ˚ C ocorre a liberação de grupos orgânicos, como CH4, C6H6 e CH3NH2 e pode-se obter um material híbrido.
As vantagens de ser utilizar PDCs em comparação com outros tipos de processamento de cerâmicas são baixas temperaturas de processo, menor consumo de energia, não necessidade de aditivos para densificação, controle das propriedades reológicas, baixo custo e estabilidade em atmosferas úmidas. Além disso, em muitos casos não há a necessidade de usinagem após o processo e o material pode ter uma combinação de diferentes propriedades devido à ligação covalente e à natureza amorfa.
Também, além da alteração da temperatura de pirólise, as propriedades do material são amplamente influenciadas pelos aditivos, utilizados por exemplo para diminuir a contração do material e aumentar sua condutividade. Ademais, são influenciadas também pela atmosfera utilizada durante a pirólise e pelo precursor utilizado. Dessa forma uma enorme gama de materiais podem ser fabricados utilizando esse processo. Muitas pesquisas já realizadas trabalham com PDCs que contenham silício. Esses materiais são divididos em vários grupos, dependendo da sua composição química, como apresentado na imagem abaixo.
Fonte: COLOMBO, 2010
Como você pode imaginar, a variedade de composições químicas que podem ser feitas geram inúmeras aplicações para os PDCs, como na área de semicondutores, e fibras.
Você sabe mais alguma aplicação importante de PDCs? Não deixe de comentar!
Referências:
RIEDEL, Ralf et al. Silicon-based polymer-derived ceramics: synthesis properties and applications-a review dedicated to Prof. Dr. Fritz Aldinger on the occasion of his 65th birthday. Journal of the Ceramic Society of Japan, v. 114, n. 1330, p. 425-444, 2006.
COLOMBO, Paolo et al. Polymer-derived ceramics: 40 years of research and innovation in advanced ceramics. Journal of the American Ceramic Society, v. 93, n. 7, p. 1805-1837, 2010.
BERNARD, Samuel et al. Kinetic modeling of the polymer-derived ceramics route: investigation of the thermal decomposition kinetics of poly [B- (methylamino) borazine] precursors into boron nitride. The Journal of Physical Chemistry B, v. 110, n. 18, p. 9048-9060, 2006.
GREIL, Peter. Polymer derived engineering ceramics. Advanced engineering materials, v. 2, n. 6, p. 339-348, 2000.
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