Applicazioni |
Motore Diesel - Benché relativamente costosi, i neoceramici sono praticamente senza porosita', offrono il vantaggio di resistere a temperature che provocano la fusione delle leghe di alluminio. Tutto cio' porta questi ceramici a microstruttura fine, ad imporsi naturalmente per la fabbricazione di motori e turbine che lavorano ad alta temperatura. Sostituire un motore realizzato con leghe metalliche, con un motore formato anche da elementi in ceramica, significa ottenere un miglior rendimento energetico grazie a una combustione realizzata ad una temperatura piu' elevata (molto superiore a 1000°C). Ne risulta un miglioramento considerevole del rendimento termico e un notevole risparmio di energia. I ceramici sono in genere eccellenti isolanti, in questo modo si possono eliminare in un motore classico di un' automobile il circuito di raffreddamento, il radiatore e la pompa dellacqua. Attualmente in Giappone e' in fase avanzata la realizzazione di un motore in ceramica: si tratta di un prototipo di motore diesel a tre cilindri (2800 cm3) che e' del 30% piu' leggero di uno classico della stessa cilindrata; per esempio le camicie del cilindro, le testate, le calotte dei pistoni, gli alberi a camme, eccetera, sono in nitruro di silicio. Grazie allesperienza acquisita con questo prototipo i Giapponesi stanno sviluppando con una societa' americana un motore diesel adiabatico che utilizza per un gran numero di parti dello zirconio stabilizzato allittrio che corrisponde a un motore diesel ordinario senza sistema di raffreddamento. Il suo rendimento tecnico e' del 48 %, rispetto al 30% di un motore diesel tradizionale: con questo rendimento un motore che consuma attualmente 8 litri per 100 chilometri non ne consumerebbe piu' di 5. Lavvenire dell'autotrazione potrebbe anche essere quello della turbina a gas in ceramica, in grado di consumare qualsiasi combustibile, devono tuttavia ancora essere realizzati dei progressi notevoli per aumentare la duttilita' e la tenacita' dei ceramici prima di arrivare a un motore ceramizzato affidabile. La pratica ingegneristica utilizza i materiali ceramici solo quando sono presenti sforzi di compressione, a causa della loro scarsa possibilita' di reagire agli sforzi elastici (cricche di Griffith); un mattone e' chiaramente capace di sopportare carichi di compressione. Nel cemento armato precompresso, le barre interne di acciaio vengono tensionate sottoponendo il calcestruzzo a compressione; a questo punto esso e' soggetto al rischio di indebolimento solamente se sottoposto ad uno sforzo elastico maggiore di questa compressione. Largilla, che e' un componente importante di molti ceramici, puo' avere complesse strutture cristalline, contenenti strati di silice con allumina idratata. I legami nei singoli strati sono covalenti e ionici, quelli fra gli strati stessi sono invece legami di Van der Waals (deboli). Aggiungendo acqua allargilla, questa indebolisce i propri legami e allinea gli strati cosicché essi possano scivolare gli uni sugli altri; questo e' il motivo per il quale largilla e' scivolosa e puo' formarsi nelle ceramiche. Gli indiani Anasazi del sud-ovest dellAmerica usavano per le stoviglie largilla, la quale contiene la mica. Le scaglie della mica agivano come fermacricche, riuscivano, cioé, a bloccare le cricche causate dallagitazione termica che si veniva a generare quando le stoviglie erano usate direttamente sul fuoco. Le ottime proprieta' di questi oggetti in argilla li resero articoli molto validi per il commercio in una vasta regione. |