Os espaçadores de alumina são utilizados numa variedade de indústrias

Os espaçadores de alumina são feitos de cerâmica de primeira qualidade. Estes espaçadores fortes, mas frágeis, podem suportar temperaturas até 1400F sem fissurar, a resistência à corrosão e a condutividade térmica são excelentes propriedades - estas qualidades tornam os espaçadores de alumina úteis numa série de aplicações industriais em que é necessário cumprir medições de comprimento de precisão. Podem mesmo ser perfurados, rectificados ou fresados com precisão.

Alta resistência

Os espaçadores cerâmicos são utilizados popularmente em todas as indústrias devido às suas excelentes propriedades mecânicas e resistência ao calor, proporcionando uma mistura equilibrada de força e flexibilidade que os torna adequados para aplicações em que os componentes têm de ser comprimidos ou expandidos simultaneamente. Além disso, estes espaçadores de longa duração são construídos para uma durabilidade a longo prazo em temperaturas extremas, ambientes químicos ou condições adversas - sem esquecer que são extremamente económicos!

A alumina é um material extremamente forte com uma relação resistência/peso extremamente elevada, frequentemente utilizado em aplicações que requerem uma elevada resistência ao desgaste, tais como revestimentos, vedantes cerâmicos e rolamentos. A alumina pode suportar temperaturas muito elevadas, podendo ser facilmente maquinada em dimensões precisas para utilização em rolamentos ou revestimentos; além disso, resiste também à corrosão e à oxidação.

A resistência do alumínio também o torna um excelente material para a criação de espaçadores, uma caraterística essencial na indústria eletrónica. Estes pequenos objectos circulares servem para evitar que dois componentes entrem em contacto um com o outro durante a montagem - especialmente importante em aplicações de alta tecnologia que envolvem a passagem de corrente eléctrica através deles; qualquer contacto pode provocar danos e reduzir o desempenho.

As propriedades isolantes dos espaçadores de alumina tornam-nos inestimáveis na conceção de dispositivos de conversão de energia, como os conversores termónicos. A sua separação inferior a 10 mm entre superfícies planas de eléctrodos a temperaturas elevadas torna estes materiais ideais, mas encontrar materiais capazes de preencher estas lacunas sem criar um fluxo térmico indesejado continua a ser um desafio.

Recentemente, investigadores da Universidade da Pensilvânia desenvolveram espaçadores de alumina que proporcionam uma separação eficaz de espaços e isolamento térmico. Os seus espaçadores de óxido de alumínio ALD tinham uma condutividade térmica efectiva de 5 miliwatts por metro quadrado por kelvin, muito inferior à dos produtos de isolamento de aerogel. Além disso, podiam suportar grandes deformações de compressão fora do plano sem fissurar sob tensão.

Os espaçadores de alumínio são uma modificação integral para muitos proprietários de Lamborghini Huracan, uma vez que ajudam a alargar a postura do veículo e a dar-lhe uma aparência mais arrojada. Fabricados em alumínio de alta resistência com tolerâncias apertadas para garantir uma resistência e durabilidade superiores - podem suportar até os ambientes de condução mais adversos, suportando o desgaste sem degradar a sua integridade.

Resistência a altas temperaturas

As cerâmicas, normalmente compostas por óxido de alumínio (Al2O3), apresentam excelentes propriedades eléctricas, de desgaste, de corrosão e de resistência a altas temperaturas. Operando com segurança até 1500degC e suportando tensões mecânicas significativas sem quebrar, as cerâmicas estão a ser cada vez mais utilizadas como isoladores de alta temperatura e componentes eléctricos em várias aplicações.

Nos conversores de energia termiónica, a eficiência do dispositivo pode ser melhorada mantendo pequenos espaços entre os eléctrodos. Uma forma prática de atingir este objetivo é através de espaçadores termicamente isolantes; no entanto, estes materiais impõem frequentemente cargas de compressão substanciais e requerem espessuras espessas para suporte estrutural. Os autores conceberam um espaçador alternativo composto por alumina, que é fino mas resistente, bem como termicamente isolante; concebido para manter uma folga robusta de 3-8 mm entre substratos planos, suportando simultaneamente tensões de compressão até 0,4-4 MPa e tendo também uma condutividade térmica efectiva inferior à dos aerogéis.

Os espaçadores de alumina foram produzidos em moldes de silício através da gravação isotrópica da superfície com vapor de XeF2 e da deposição de uma camada de alumina de 1-2 micrómetros, antes de se efectuarem testes mecânicos numa máquina de ensaio de materiais para os caraterizar e demonstrar que podiam suportar forças de compressão até 1 MPa sem danos substanciais, ao mesmo tempo que demonstravam uma excelente resistência à compressão fora do plano, o que significa que podiam resistir a tensões de expansão térmica até 1% sem falhar.

Estes resultados demonstram que um compósito cerâmico de alumina-zircónia (ZTA) possui excelentes propriedades de resistência, rigidez, ductilidade e isolamento térmico. Como este material pode suportar grandes tensões de compressão, ao mesmo tempo que oferece uma resistência superior à compressão fora do plano e uma baixa condutividade térmica, é uma excelente solução para muitas aplicações que exigem esta combinação de propriedades. Estes dispositivos podem incluir conversores de energia termoeléctrica, componentes resistentes à abrasão e dispositivos eléctricos de elevado desempenho, como sensores e actuadores. As cerâmicas de alumina-zircónia são adequadas para estas aplicações devido à combinação das propriedades mecânicas e eléctricas superiores da alumina com a resistência química, maquinabilidade, resistência ao desgaste e baixos níveis de erosão da zircónia.

Elevada resistência à corrosão

Os espaçadores de alumínio são leves e resistentes à corrosão, o que os torna perfeitos para muitas aplicações. Em particular, as suas qualidades altamente isolantes ajudam a evitar a perda de calor entre diferentes superfícies - algo especialmente útil em aplicações para veículos eléctricos, onde os eléctrodos positivos e negativos podem tocar-se e causar curto-circuitos que danificam as baterias ou prejudicam o desempenho do veículo. Os espaçadores evitam este curto-circuito, mantendo os eléctrodos positivos e negativos afastados - protegendo assim tanto as baterias como o desempenho dos veículos.

O mercado global de espaçadores de alumínio pode ser dividido em segmentos de acordo com o tipo, uso final e região. Os segmentos de mercado para espaçadores de alumínio dobráveis e não dobráveis estão projectados para experimentar o crescimento anual composto mais rápido devido aos seus custos mais baixos e versatilidade; por outro lado, os espaçadores não dobráveis experimentarão aumentos mais caros devido ao aumento das propriedades de isolamento que impedem o crescimento em comparação com os dobráveis. Por último, os separadores de alumínio são divididos por utilização final em transportes, construção civil, utilização de máquinas e equipamentos ou outros, com base na utilização final, o que proporciona mais oportunidades em termos de utilizações finais: transportes versus máquinas e equipamentos

Os separadores de alumínio têm muitas aplicações em vários domínios. Os dispositivos mecânicos que funcionam a altas temperaturas beneficiam da utilização de espaçadores de alumínio para reduzir a fricção e a vibração entre superfícies adjacentes, sendo também utilizados como isoladores eléctricos em veículos eléctricos para separar as cargas positivas e negativas da bateria, impedindo-as de entrar em contacto e criar curto-circuitos.

Os espaçadores metálicos também podem ajudar a evitar a corrosão galvânica entre metais diferentes. Como demonstrado num teste, um espaçador de alumínio colocado entre componentes de aço e magnésio para reduzir a corrosão galvânica demonstrou ter um potencial de corrosão inferior ao do seu equivalente em aço, minimizando assim a corrente de pico nas junções galvânicas.

Os espaçadores de alumínio são naturalmente resistentes à corrosão e podem suportar até mesmo condições ambientais extremas, além de serem quimicamente estáveis - o que os torna uma excelente escolha para produtos industriais que exigem resistência à abrasão e alta estabilidade térmica. Além disso, estes espaçadores são insolúveis em água e apenas ligeiramente insolúveis em soluções ácidas e alcalinas.

Alta condutividade térmica

Muitos dispositivos de conversão de energia baseiam-se em microestruturas isolantes para separar os eléctrodos, a fim de reduzir o fluxo de calor parasita e maximizar a eficiência, para minimizar o fluxo de calor parasita e otimizar a eficiência. As abordagens anteriores baseavam-se em microestruturas esparsas ou de pequena área que eram incapazes de suportar tensões de compressão significativas devido à curvatura ou rugosidade da superfície no centro não suportado dos dispositivos30; no entanto, a investigação recente demonstrou que os espaçadores de alumina podem isolar e suportar eficazmente grandes lacunas de microns encontradas em dispositivos termiónicos e termofotovoltaicos31.

Atingem uma condutividade térmica no vácuo de apenas 5 microwatts por metro K-1, muito inferior à dos aerogéis, mantendo-se suficientemente robustos para suportar tensões de compressão e serem montados diretamente num elétrodo, proporcionando o isolamento e o suporte necessários para dispositivos de conversão de energia de elevado desempenho. Estes resultados demonstram como os espaçadores de alumina podem ser fabricados diretamente em eléctrodos para dispositivos de conversão de energia de elevado desempenho.

A alumina é um óxido de alumínio natural com a fórmula química Al3+ e O2-. Apresenta elevados pontos de fusão, dureza e resistência ao ataque de ácidos inorgânicos fortes, como os ácidos ortofosfórico ou fluorídrico.

Estas qualidades fazem da alumina um material ideal para utilização em aplicações de elevado desempenho, incluindo a produção de energia eléctrica e a produção de energia nuclear. Além disso, a sua durabilidade protege-a contra danos causados por impacto, corrosão ou exposição química.

Devido a esta propriedade, a liga de titânio é frequentemente encontrada em barras de controlo de centrais nucleares e noutras peças de engenharia que exigem uma durabilidade extrema, incluindo articulações protésicas que podem sofrer um desgaste extenso. É também uma excelente escolha de material para componentes de próteses de joelho que sofrem desgaste frequente.

A molhabilidade e a dureza das cerâmicas de alumina fazem delas o material ideal para implantes médicos, tais como próteses da anca, articulações do joelho e discos da coluna vertebral. A sua resistência a ambientes agressivos, incluindo temperaturas elevadas e exposição a produtos químicos, ajuda a garantir que continuam a funcionar mesmo em circunstâncias difíceis.

Os espaçadores de borda quente reduzem a condutividade térmica nas bordas das janelas de vidro isolante para melhorar o desempenho do isolamento e conservar energia, conservando recursos. O Swisspacer ULTIMATE da Vistaza tem uma condutividade térmica excecionalmente baixa de apenas 1mWm-1K-1, o que diminui significativamente os factores U e o consumo de energia em janelas e fachadas; além disso, evita a condensação e o crescimento de bolor nos bordos das janelas para um ambiente de vida mais saudável.