Materiali Ceramici Tecnici Avanzati

Presso i Laboratori PROMAS di Faenza, vengono investigati materiali ceramici tecnici avanzati, ossia materiali caratterizzati da elevata resistenza alle sollecitazioni meccaniche e all’usura, in condizioni di temperatura e pressione molto elevate, e con peculiari funzionalità, per esempio di biocompatibilità, elettriche, ottiche, etc. che possono presentare in particolari condizioni ambientali. I materiali ceramici avanzati sono sviluppati con un approccio interdisciplinare, particolarmente rivolto all’introduzione di nuovi prodotti nel mercato o per il miglioramento dei processi produttivi.

Le applicazioni comprendono la produzione di energia, anche da fonti rinnovabili, il settore automobilistico, l’aerospaziale, nucleare, biomedicale, l’industria chimica e manifatturiera. L’obiettivo viene raggiunto con l’ottimizzazione delle proprietà strutturali e/o funzionali strettamente correlate alle condizioni di processo impiegate per la loro produzione. Presso il Laboratorio Tecnologie dei Materiali  Faenza  sono inoltre presenti facilities  di caratterizzazione chimico-fisica e termomeccanica necessari all’ottimizzazione dei materiali e allo scale-up dei processi.

Le attività di ricerca del gruppo di lavoro TEMAF, che riguardano lo studio e lo sviluppo dei materiali ceramici tecnici avanzati, sono le seguenti:

  • preparazione di polveri e precursori ceramici;
  • processi di fabbricazione di compositi ceramici rinforzati con fibre lunghe con tecniche di infiltrazione da fase vapore e da precursori preceramici polimerici;
  • sviluppo di rivestimenti e film sottili per la protezione e la funzionalizzazione di superfici;
  • processi di formatura, sinterizzazione, additive manufacturing;
  • metodologie di caratterizzazione chimico-fisica, microstrutturale, termomeccanica e di verifica di affidabilità di prodotti e componenti prototipali finalizzate alla loro ingegnerizzazione;
  • metodologie di qualificazione di materiali, componenti e dispositivi per vari settori tra cui trasporti, costruzioni, produzione e recupero di energia ed agroalimentare;
  • valorizzazione di sottoprodotti e rifiuti industriali (es. pneumatici  esausti, gusci ceramici per metal casting) per lo sviluppo di materiali e applicazioni innovative (es. carburo di silicio, carboni adsorbenti, refrattari per alte temperature) in un’ottica di economia circolare e di valorizzazione degli scarti.

Le principali tipologie di materiali studiati sono:

  • ossidi e ossidi misti: zirconia (ZrO2), allumina (Al2O3) yttrium aluminum garnet (YAG, Y3Al5O12), mullite (3Al2O3•2SiO2), zirconia toughened alumina  (ZTA), SiO2, tialite (Al2TiO5).
  • non ossidi: carburo di silicio (SiC), carburo di zirconio (ZrC), carburo di silicio/nitruro di alluminio (SiC/AlN), nitruro di alluminio (AlN), nitruro di silicio (Si3N4), siliciuro di molibdeno (Mo5Si3), disiliciuro  di molibdeno (MoSi2), etc.
  • compositi fibrorinforzati: Cf/C, SiCf/SiC, Cf/SiC, Cf/SiCO, fibre ossidiche/SiCO, Basaltof/SiCO
  • rivestimenti: mullite, bario stronzio alluminosilicati (BSAS), allumina, carburo di silicio-siliciuro di molibdeno (SiC-MoSi2), carburo di silicio, carbonio
  • film sottili: silice (SiO2), allumina, titania (TiO2), zirconia, ossidi conduttivi trasparenti (TCO, Transparent Conductive Oxide), carburo di silicio, carbonio