O que é densidade de alumina?

A alumina (óxido de alumínio, Al2O3) é uma das cerâmicas técnicas mais amplamente utilizadas. Com muitas propriedades benéficas e exclusivas que a tornam adequada para uma série de aplicações industriais.

A liga de alumínio é conhecida por ser altamente resistente à corrosão e à temperatura. Além disso, sua excelente resistência à abrasão ajuda a estender a vida útil dos componentes e peças fabricados com esse material.

Massa

O alumínio é macio, mas pode ser reforçado por meio de ligas com pequenas quantidades de cobre, magnésio, silício ou manganês para formar ligas mais fortes que tornam o metal ainda mais versátil em termos de condutividade elétrica e térmica, força, ductilidade e resistência à corrosão. Além disso, ele é leve - uma vantagem para muitas aplicações! A versatilidade do alumínio também permite que ele seja facilmente moldado em vários produtos que podem se adequar a qualquer finalidade imaginável.

O alumínio pode ser encontrado tanto como metal puro quanto como óxido na crosta terrestre em depósitos de minério de bauxita, onde forma depósitos não tóxicos com propriedades suaves e número atômico 13. Com sua cor branca prateada e brilho metálico, o alumínio pode ser facilmente dobrado, batido ou prensado em folhas finas para fabricação e pode até ser revestido com uma barreira protetora de óxido para resistir à corrosão, criando seu próprio revestimento de óxido autoprotetor.

A alumina é mais conhecida como um material abrasivo ou refratário. Além disso, pode ser encontrada em cerâmicas, isolantes elétricos, catalisadores e aplicações de catálise. Há uma variedade de graus, que podem ser fabricados em pós ou grânulos de vários tamanhos de grãos para fins de fabricação.

A estabilidade química desse material é alta, o que o torna adequado para a exposição a sais, ácidos e vapores sem causar danos à superfície ou à estrutura por abrasão, corrosão, congelamento ou desgaste. Além disso, sua durabilidade permite que ele resista a altas temperaturas sem sucumbir à fratura ou à degradação.

O alumínio pertence ao grupo dos alcalino-terrosos na tabela periódica e tem uma massa atômica de 2698 g/mol e três elétrons de valência. As reações entre o oxigênio e o alumínio ocorrem lentamente, enquanto as reações entre o alumínio e os ácidos e álcalis quentes ocorrem rapidamente.

A alumina (Al2O3) é abundante na crosta terrestre e é usada em várias aplicações. Apresenta alto ponto de fusão e excelentes propriedades mecânicas e físicas, como dureza, resistência e baixo coeficiente de expansão - qualidades que a tornam adequada como refratária, isolante elétrica e transportadora de produtos químicos -, o que a torna apropriada para tijolos, cadinhos, utensílios de laboratório, velas de papel, revestimentos de tintas para vidro, análise cromatográfica por ultrafiltração e fabricação de alumínio metálico e seus compostos.

Volume

A alumina é uma cerâmica de engenharia usada em uma ampla variedade de aplicações devido ao seu excelente desempenho. A alumina apresenta altos níveis de resistência mecânica, resistência à compressão, dureza e resistência à corrosão e ao desgaste, além de baixas taxas de expansão térmica e inércia química. Além disso, a alumina age tanto de forma ácida quanto alcalina quando misturada com ácido clorídrico diluído aquecido, enquanto age de forma alcalina quando combinada com ácido sulfúrico.

O volume da alumina pode ser expresso como sua massa dividida pela densidade em centímetros cúbicos (g/cm3), o que faz com que seja uma característica essencial a ser considerada, pois mede quantos vazios existem no material - quanto menor o conteúdo de vazios, maior o volume. A temperatura também tem um papel importante, já que temperaturas mais altas levam ao aumento da densidade.

A bauxita é um material heterogêneo de ocorrência natural composto por um ou mais minerais de hidróxido de alumínio contendo outros elementos e compostos como sílica, óxido de ferro, titânia e aluminossilicato em várias concentrações. Cerca de 85% da produção mundial utiliza um método de lixiviação química úmida conhecido como Processo Bayer para converter bauxita em alumina.

A G-alumina é uma forma extremamente mesoporosa de alumina com poros grandes que possui alta porosidade e área de superfície, o que a torna um excelente material de suporte para catalisadores à base de Fe para a reação de hidroxilação do fenol com peróxido de hidrogênio, que produz compostos orgânicos valiosos como hidroquinona e catecol. A G-alumina apresenta uma conversão excepcional de 53,4% para esse processo, além de ter uma seletividade para d-hidroxibenzenos de 96,2%, ressaltando ainda mais seu valor como catalisador industrial.

A alumina em fase gama pode ser formada em estruturas microporosas em forma de favo de mel com alta atividade catalítica, o que a torna um material atraente para suportar muitos catalisadores industriais em aplicações de refino de petróleo. Além disso, a pesquisa sobre seu potencial como substrato para a preparação de membranas de nanofiltração produziu resultados iniciais promissores; além disso, esse tipo de alumina é usado para criar safiras sintéticas necessárias para determinados dispositivos semicondutores.

Densidade

A alumina é uma cerâmica policristalina com baixa gravidade específica e alta dureza, oferecendo baixa gravidade específica e excelentes propriedades de dureza. Disponível em vários graus de pureza, a alumina pode ser moldada por injeção, prensada, prensada isostaticamente, fundida por deslizamento ou extrudada para formar os formatos desejados antes de ser queimada e sinterizada - assim como os metais e as ligas podem ser usinados com mais facilidade usando técnicas padrão; sua resistência moderada à tração, mas sua natureza frágil, tornam a fabricação muito menos eficiente; as propriedades de condutividade térmica tornam a alumina ideal, pois ela resiste a ataques de álcalis e de ácidos fortes quando os processos de fabricação ocorrem usando materiais de alumina.

A alumina é usada como uma importante matéria-prima na produção de alumínio metálico, bem como em diversas aplicações industriais, incluindo componentes elétricos, químicos, aeroespaciais e resistentes à abrasão. A alumina também pode ser encontrada em dispositivos médicos, como implantes de resurfacing de quadril e coroas dentárias; sua resistência à abrasão também a torna adequada para vários usos abrasivos, como guias têxteis, êmbolos de bombas, revestimentos de calhas e orifícios de descarga.

O corindo é uma das várias formas de alumina, com íons de oxigênio empacotados em arranjos hexagonais e íons de alumínio distribuídos em dois terços dos interstícios octaédricos em estruturas hexagonais, bem como íons de alumínio encontrados entre seis íons de oxigênio em cada octaedro e seus seis equivalentes de oxigênio, formando uma estrutura cristalina irregular com uma face compartilhada entre três lados nos octaedros da camada superior.

A alumina pode ter várias funções. Além de ser usada como abrasivo, ela também atua como isolante elétrico e é amplamente utilizada em litografia de silício sobre safira para circuitos integrados, servindo como barreira de túnel em dispositivos supercondutores, como transistores de elétrons únicos e dispositivos de interferência quântica supercondutores, atuando como material intermediário durante a produção de substrato de produção de carboneto de tungstênio resistente ao desgaste. Infelizmente, devido à sua menor resistência ao impacto, a alumina ainda não se tornou o material resistente e resistente ao desgaste preferido em aplicações de mineração.

A inalação de poeira de alumina representa um risco ocupacional em potencial, com estudos usando 26Al radiomarcado indicando que ela pode penetrar profundamente nos pulmões e permanecer lá por longos períodos, podendo interferir no funcionamento normal dos pulmões, além de ser carcinogênica.

Porosidade

A porosidade dos materiais refere-se à quantidade de ar dentro dos materiais sólidos, geralmente expressa em porcentagem. A porosidade pode ajudar a definir sua densidade; mais vazios equivalem a materiais menos densos.

O microscópio eletrônico de varredura (MEV) é o instrumento ideal para avaliar com precisão a porosidade. O MEV exibe os espaços dos poros de forma clara e precisa enquanto mede sua permeabilidade - ou a capacidade da água de atravessar os materiais - por meio de métodos como a imersão de amostras com fluido, como hélio ou água, ou por métodos de imbibição; poros mais interconectados aumentam a permeabilidade.

A alumina é um material extremamente duro, o que significa que pode resistir à abrasão mecânica e ao desgaste com eficiência - uma das razões pelas quais se tornou uma das cerâmicas técnicas mais populares usadas em aplicações de moldagem por injeção.

Entretanto, a alumina tem algumas desvantagens. Notadamente, suas propriedades elétricas não se sustentam bem em temperaturas mais altas, com baixa condutividade devido ao fato de não ser muito cristalina e possuir muitos defeitos nos átomos que compõem sua composição.

Uma maneira eficaz de aumentar as propriedades elétricas da alumina é torná-la mais cristalina adicionando impurezas ou aquecendo-a em temperaturas mais altas. No entanto, essas alterações podem ter ramificações significativas na resistência e na dureza do material de alumina usado em determinadas aplicações, podendo criar problemas quando aplicadas incorretamente.

O aprimoramento das propriedades elétricas da alumina, criando-a com maior espaço de poros, também pode melhorar suas propriedades, aumentando a concentração de óxido de alumínio em sua composição. Materiais mais macios e dúcteis com poros maiores também se beneficiam.

A alumina mesoporosa é outro tipo de material de alumina com canais altamente uniformes e grandes áreas de superfície, criando mesoporos com maior resistividade elétrica em temperaturas ambientes (duas ordens de magnitude em baixas temperaturas; quatro ordens em altas temperaturas), o que pode ser desvantajoso quando aplicado em aplicações de fabricação de baterias.