Los espaciadores de alúmina se utilizan en diversas industrias

Los espaciadores de alúmina están fabricados con cerámica de primera calidad. Estos espaciadores fuertes pero frágiles pueden soportar temperaturas de hasta 1400F sin agrietarse, la resistencia a la corrosión y la conductividad térmica son excelentes propiedades a poseer - estas cualidades hacen que los espaciadores de alúmina sean útiles en una serie de aplicaciones industriales donde se deben cumplir las mediciones de longitud de precisión. Incluso pueden taladrarse, rectificarse o fresarse con precisión.

Alta resistencia

Los espaciadores cerámicos son muy utilizados en la industria debido a sus excelentes propiedades mecánicas y resistencia al calor, proporcionando una mezcla equilibrada de fuerza y flexibilidad que los hace adecuados para aplicaciones en las que los componentes deben comprimirse o expandirse simultáneamente. Además, estos espaciadores de larga duración están fabricados para resistir temperaturas extremas, entornos químicos o condiciones duras, sin olvidar que son extremadamente rentables.

La alúmina es un material extremadamente fuerte, con una relación resistencia/peso muy elevada, que suele utilizarse en aplicaciones que requieren una gran resistencia al desgaste, como revestimientos, juntas cerámicas y cojinetes. La alúmina soporta temperaturas muy elevadas y se puede mecanizar fácilmente en dimensiones precisas para su uso en cojinetes o revestimientos; además, también resiste la corrosión y la oxidación.

La resistencia del aluminio también lo convierte en un material excelente para crear separadores, un elemento esencial en la industria electrónica. Estos pequeños objetos circulares sirven para evitar que dos componentes entren en contacto entre sí durante el montaje, algo especialmente importante en aplicaciones de alta tecnología que implican el paso de corriente eléctrica a través de ellos; cualquier contacto puede provocar daños y reducir el rendimiento.

Las propiedades aislantes de los espaciadores de alúmina los hacen muy valiosos a la hora de diseñar dispositivos de conversión de energía como los convertidores termoeléctricos. Su separación de menos de 10 mm entre las superficies planas de los electrodos a temperaturas elevadas hace que estos materiales sean ideales, pero sigue siendo difícil encontrar materiales capaces de rellenar estos huecos sin crear flujos térmicos no deseados.

Recientemente, investigadores de la Universidad de Pensilvania desarrollaron espaciadores de alúmina que proporcionan tanto una separación efectiva de huecos como aislamiento térmico. Sus espaciadores de óxido de aluminio ALD tenían una conductividad térmica efectiva de 5 milivatios por metro cuadrado por kelvin, muy inferior a la de los productos aislantes de aerogel. Además, podían soportar grandes tensiones de compresión fuera del plano sin agrietarse bajo tensión.

Los separadores de alúmina son una modificación integral para muchos propietarios de Lamborghini Huracan, ya que ayudan a ampliar la postura del vehículo y le dan un aspecto más atrevido. Fabricados a partir de aluminio de alta resistencia con tolerancias estrechas para garantizar una resistencia y durabilidad superiores, pueden soportar incluso los entornos de conducción más duros y soportar el desgaste sin degradar su integridad.

Resistencia a altas temperaturas

Los materiales cerámicos, compuestos normalmente de óxido de aluminio (Al2O3), presentan excelentes propiedades de resistencia a la electricidad, el desgaste, la corrosión y las altas temperaturas. La cerámica, que funciona con seguridad a temperaturas de hasta 1.500 ºC y soporta importantes tensiones mecánicas sin romperse, se utiliza cada vez más como aislante de alta temperatura y componente eléctrico en diversas aplicaciones.

En los convertidores de energía termoiónica, la eficiencia del dispositivo puede mejorarse manteniendo pequeños espacios entre los electrodos. Una forma práctica de lograr este objetivo es mediante espaciadores térmicamente aislantes; sin embargo, estos materiales suelen imponer cargas de compresión sustanciales y requieren espesores gruesos para su soporte estructural. Los autores han ideado un espaciador alternativo compuesto de alúmina que es delgado pero resistente, además de aislante térmico; está diseñado para mantener una separación robusta de entre 3 y 8 mm entre sustratos planos, al tiempo que soporta esfuerzos de compresión de hasta 0,4-4 MPa y tiene una conductividad térmica efectiva inferior a la de los aerogeles.

Los espaciadores de alúmina se fabricaron en moldes de silicio grabando isotrópicamente la superficie con vapor de XeF2 y depositando una capa de alúmina de 1-2 micrómetros, antes de realizar pruebas mecánicas en una máquina de ensayo de materiales para caracterizarlos y demostrar que podían soportar fuerzas de compresión de hasta 1 MPa sin daños sustanciales, al tiempo que mostraban una excelente resistencia a la compresión fuera del plano, lo que significa que pueden resistir tensiones de expansión térmica de hasta 1% sin fallar.

Estos resultados demuestran que un compuesto cerámico de alúmina-circonia (ZTA) posee unas extraordinarias propiedades de resistencia, rigidez, ductilidad y aislamiento térmico. Como este material puede soportar grandes esfuerzos de compresión al tiempo que ofrece una resistencia superior a la compresión fuera del plano y una baja conductividad térmica, constituye una solución excelente para muchas aplicaciones que exigen esta combinación de propiedades. Estos dispositivos pueden incluir convertidores de energía termoeléctrica, componentes resistentes a la abrasión y dispositivos eléctricos de alto rendimiento, como sensores y actuadores. Las cerámicas de alúmina-circonia son muy adecuadas para estas aplicaciones por su combinación de las propiedades mecánicas y eléctricas superiores de la alúmina con la resistencia química, la maquinabilidad, la tenacidad al desgaste y los bajos niveles de erosión de la circonia.

Alta resistencia a la corrosión

Los separadores de aluminio son ligeros y resistentes a la corrosión, lo que los hace perfectos para muchas aplicaciones. En particular, sus cualidades altamente aislantes ayudan a evitar la pérdida de calor entre distintas superficies, algo especialmente útil en aplicaciones de vehículos eléctricos, donde los electrodos positivo y negativo podrían de otro modo tocarse y provocar cortocircuitos que dañen las baterías o dificulten el rendimiento del vehículo. Los espaciadores evitan este cortocircuito manteniendo separados los electrodos positivo y negativo, protegiendo así tanto las baterías como el rendimiento de los vehículos.

The global aluminum spacers market can be divided into segments according to type, end-use and region. Market segments for bendable and non-bendable aluminum spacers are projected to experience the fastest compound annual growth due to their lower costs and versatility; on the other hand, non-bendable spacers will experience more costly increases due to increased insulation properties that impede growth compared to bendable ones. Finally, aluminum spacers are split further by end use into transport, building construction, machinery & equipment use or others based on end use which provide further opportunities in terms of end uses: transport versus machinery & equipment

Los separadores de aluminio tienen muchas aplicaciones en diversos campos. Los dispositivos mecánicos que funcionan a altas temperaturas se benefician del uso de espaciadores de aluminio para reducir la fricción y la vibración entre superficies adyacentes, mientras que también se utilizan como aislantes eléctricos en vehículos eléctricos para separar las cargas positivas y negativas de la batería y evitar que entren en contacto y creen cortocircuitos.

Los separadores metálicos también pueden ayudar a prevenir la corrosión galvánica entre metales distintos. Como demostró una prueba, un espaciador de aluminio colocado entre componentes de acero y magnesio para reducir la corrosión galvánica demostró tener un potencial de corrosión más bajo que su homólogo de acero, minimizando así la corriente máxima en las uniones galvánicas.

Los espaciadores de aluminio son resistentes por naturaleza a la corrosión y pueden soportar incluso condiciones ambientales extremas, además de ser químicamente estables, lo que los convierte en una opción excelente para productos industriales que exigen resistencia a la abrasión y gran estabilidad térmica. Además, estos espaciadores son insolubles en agua y sólo ligeramente en soluciones ácidas y alcalinas.

Alta conductividad térmica

Muchos dispositivos de conversión de energía se basan en microestructuras aislantes para separar los electrodos con el fin de reducir el flujo de calor parásito y maximizar la eficiencia, con el fin de minimizar el flujo de calor parásito y optimizar la eficiencia. Los enfoques anteriores se basaban en microestructuras dispersas o de área pequeña que eran incapaces de soportar tensiones de compresión significativas debido al arqueamiento o la rugosidad de la superficie en el centro no soportado de los dispositivos30; sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que los espaciadores de alúmina pueden aislar y soportar eficazmente grandes huecos de escala micrométrica que se encuentran en los dispositivos termoiónicos y termofotovoltaicos31.

Alcanzan una conductividad térmica en el vacío de sólo 5 microwatios por metro K-1, muy inferior a la de los aerogeles, sin dejar de ser lo bastante robustos como para soportar tensiones de compresión y montarse directamente en un electrodo, proporcionando el aislamiento y el soporte necesarios para los dispositivos de conversión de energía de alto rendimiento. Estos resultados demuestran cómo los espaciadores de alúmina pueden fabricarse directamente en electrodos para dispositivos de conversión de energía de alto rendimiento.

La alúmina es un óxido de aluminio natural cuya fórmula química es Al3+ y O2-. Presenta altos puntos de fusión, dureza y resistencia al ataque de ácidos inorgánicos fuertes como el ortofosfórico o el fluorhídrico.

Estas cualidades hacen de la alúmina un material ideal para su uso en aplicaciones de alto rendimiento, como la generación de energía eléctrica y la producción de energía nuclear. Además, su durabilidad la protege frente a daños por impacto, corrosión o exposición química.

Debido a esta propiedad, la aleación de titanio se encuentra a menudo en las barras de control de las centrales nucleares y otras piezas de ingeniería que exigen una durabilidad extrema, incluidas las articulaciones protésicas que pueden sufrir un gran desgaste. También es un material excelente para las prótesis de rodilla, que se desgastan con frecuencia.

La humectabilidad y dureza de la cerámica de alúmina la convierten en el material ideal para implantes médicos, como prótesis de cadera, articulaciones de rodilla y discos vertebrales. Su resistencia a entornos agresivos, como las altas temperaturas y la exposición a sustancias químicas, ayuda a garantizar que sigan funcionando incluso en circunstancias difíciles.

Los espaciadores de bordes cálidos reducen la conductividad térmica en los bordes de las ventanas de vidrio aislante para mejorar el rendimiento del aislamiento y ahorrar energía, conservando recursos. Swisspacer ULTIMATE de Vistaza tiene una conductividad térmica excepcionalmente baja, de tan solo 1mWm-1K-1, lo que reduce significativamente los factores U y el consumo de energía en ventanas y fachadas; además, evita la condensación y el crecimiento de moho en los bordes de las ventanas para conseguir entornos más saludables.