Nuovo sistema ENEA per la produzione di materiali ceramici ad alto rendimento

16 ottobre 2015

I materiali ceramici, il cui mercato è in continua ascesa, sono largamente impiegati in applicazioni high-tech e di “eccellenza tecnologica”, come quelle aereonautiche e aereospaziali, per via delle loro ottime proprietà meccaniche (durezza, resistenza meccanica), termiche (alta conduttività termica, resistenza a shock termici) e chimiche (resistenza alla corrosione, inerzia chimica).

Il loro utilizzo include anche la produzione di abrasivi, la realizzazione di utensili meccanici, la costruzione di scambiatori di calore ad alta temperatura e la realizzazione di sistemi frenanti (pasticche e dischi dei freni).  In particolare uno di essi, il carburo di silicio (SiC), è il principale ceramico non-ossidico per applicazioni commerciali.

Tuttavia, negli ultimi anni l’impiego dei ceramici ha trovato sbocco anche nei mercati di più largo consumo, in settori quali l'estrazione, la medicina, la raffineria, l'industria alimentare, l'industria chimica, la scienza dell'imballaggio, l'elettronica, l'energia elettrica industriale e di trasmissione e la trasmissione di onde luminose guidate, incentivando la ricerca di metodi di produzione sempre più efficienti ed economici.

Per il carburo di silicio, ad esempio, il metodo maggiormente impiegato è il processo Acheson che risulta altamente energivoro. Inoltre, recenti sviluppi in applicazioni tecniche mostrano un crescente interesse verso i materiali ceramici nanostrutturati (nanoparticelle) grazie ai quali i prodotti mostrano migliori prestazioni o nuove proprietà a parità o addirittura minor impiego di materiale pregiato. In quest’ottica, anche se presentano elevati costi energetici per quantità di materiale prodotto, i nuovi processi basati sulla tecnologia del plasma termico vengono sempre più considerati come possibili strade alternative ai metodi classici per produrre SiC o altri ceramici.

L’ENEA ha depositato un brevetto che propone una soluzione tecnologica per incrementare la resa dei processi basati sulla tecnologia del plasma termico utilizzando come reagenti dei precursori solidi, liquidi e/o gassosi.

Il sistema sviluppato consente di migliorare la fluidodinamica del processo e di limitare la dispersione dell’energia del sistema, aumentando la quantità di materiale prodotto a parità di energia impiegata.

L’invenzione consente, inoltre, di produrre materiale ceramico di dimensioni nanometriche a più alto valore aggiunto per applicazioni nei settori: elettronica (dispositivi ad alta potenza, alta frequenza e alte temperature), l’aerospaziale (schermatura termica), automobilistico (sistemi frenanti), il siderurgico (fabbricazione acciaio), ecc.

 

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