Los materiales piezoeléctricos pueden producir carga eléctrica a partir de una tensión mecánica. Esta propiedad es muy solicitada en piezas cerámicas altamente compactas y geométricamente complejas por su estabilidad mecánica y amplio campo de aplicación debido a su alto efecto de acoplamiento electromecánico, propiedades mecánicas estables y bajo costo.
Un grupo de científicos en vez de utilizar la impresión 3D para realizarlo debido a que es imposible imprimir cuerpos verdes cerámicos geométricamente complejos en un alto volumen de componentes cerámicos y una buena compacidad, también porque es difícil que la pieza tenga una geometría compleja y un alto rendimiento piezoeléctrico al mismo tiempo. Por lo tanto, utilizaron el proceso de sinterización por gravedad (GDS) para poder lograrlo.
Como mostrado na figura 1, el proceso GDS consiste en colocar un compacto verde prensado de polvos precursores de titanato zirconato de plomo (PZT) en dos plataformas de soporte de alúmina que poseen baja expansión térmica y alta conductividad térmica, para una mejor estabilidad térmica. Al inicio del proceso de sinterización hay un equilibrio de fuerzas, pero con el calor el cuerpo sólido pasa a ser casi líquido, por lo que luego ocurre cierta deformación provocada por la fuerza de gravedad, estableciéndose un nuevo equilibrio de fuerzas. Al final del proceso se puede obtener un cuerpo curvado mecánicamente estable.
Figura 1: Esquema del proceso de síntesis de GDS. Fuente: SHAN, Y. et al. 2021.
La estrategia GDS es una ruta universal y fácil para fabricar piezocerámicas curvas y otras cerámicas funcionales sin comprometer sus funcionalidades, así como su uso para producción a gran escala.
Shan, Y., Liu, S., Wang, B. et al. A gravity-driven sintering method to fabricate geometrically complex compact piezoceramics. Nature Communications 12, 6066 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26373-x
Redaccion: Dennis Luis Gonzales Ordoñez - UNILA
