Tüketici Satın Alma Karar Süreci ve Yapısı

Com o aumento da demanda por cerâmicas avançadas para utilização nos diversos campos da indústria, tornou-se necessário buscar novas técnicas de processamento cerâmico que utilizassem matérias primas mais baratas e que consumissem menor tempo do que os processamentos convencionais. Durante os últimos anos, um método alternativo tornou-se bastante conhecido por conseguir produzir tais materiais cerâmicos de maneira simples, rápida e confiável. Este processo é chamado de síntese de auto-propagação em alta temperatura (Self Propagating High

Temperature Synthesis - SHS), também chamado de síntese por combustão, ao qual é

caracterizado por uma chama produzida por materiais reagentes, que é convertido no produto final. Nas últimas décadas, tal método gerou um interesse científico por parte dos pesquisadores, na obtenção de novos materiais cerâmicos [9, 39-42].

A combustão é uma reação química exotérmica, ou seja, que produz luz e calor, portanto, “fogo”. De acordo com Alexandre Itiu Seito, ex-pesquisador do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo), o mesmo relata que “ainda não há

consenso mundial para definir o fogo. Isso é percebido pelas diversas definições usadas nas normas de vários países”.

Para uma reação química acontecer, são necessários pelo menos dois elementos que “reagem” entre si quando são misturados em condições apropriadas de temperatura e pressão atmosférica.

Durante muito tempo pensava-se que apenas três elementos reagentes eram necessários para a reação de combustão ocorrer: o combustível, o comburente e o calor. Sozinhos, o comburente e o combustível não seriam suficientes para a combustão

acontecer. A reação só ocorreria acima de certa temperatura porque ela consome energia.

A base síntese por combustão é a capacidade de reações altamente exotérmicas se tornarem auto sustentadas na forma de uma onda de combustão, podendo atingir temperaturas de até 5000 K e taxas de propagação extremamente rápidas, tais como 250 mm/s.

Com isto, o SHS torna-se um método atrativo e energeticamente eficiente, de baixo consumo de energia, na síntese de materiais complexos e simples, incluindo soluções sólidas, compósitos e fases estáveis, com novas e, provavelmente, únicas propriedades.

Existem dois modos básicos de reações de combustão, que variam conforme o método de ignição empregado: por propagação e por explosão térmica [41].

Na reação por propagação, o compacto formado pela mistura dos pós reagentes é aquecido localmente. Este ponto reage e o calor liberado provoca a reação da área vizinha, gerando a propagação da reação na forma de uma onda de combustão.

Na reação por explosão térmica, o compacto é aquecido uniformemente, até atingir a temperatura de ignição, quando então a reação ocorre simultaneamente em toda a amostra.

Os produtos resultantes dos dois modos são os mesmos, diferenciados apenas pelo grau de porosidade que ambos apresentam.

Existem várias vantagens de se ter reações altamente exotérmicas e auto sustentadas: o processo torna-se energeticamente eficiente, pois uma vez iniciado não necessita de uma fonte externa de energia para a sua continuidade. Os produtos gerados têm alto grau de pureza e uma estrutura característica em forma de esponja, pois as altas

temperaturas atingidas durante as reações retiram as impurezas voláteis ou a umidade absorvida pelos reagentes, na forma de gases [39-42].

Logo estes produtos com alta porosidade podem ser utilizados como ressoadores, filtros e substratos cerâmicos, quando este produto poroso resultante da reação passa por uma etapa de moagem e classificação podem servir como matéria prima para os processos tradicionais de fabricação cerâmica.

Os grandes gradientes de temperatura que ocorrem no aquecimento e no resfriamento muitas vezes podem gerar alta concentração de defeitos e fases em desequilíbrio que favorecem a sinterização do pó obtido por SHS.

Trabalhos desenvolvidos sem aplicação de pressão externa visam estudar a influência da adição de elementos, como aditivos, no processo SHS. Um dos exemplos que pode ser citado é a adição do alumínio no sistema titânio - carbono, que afeta a temperatura de ignição, pois possui menor temperatura de fusão. O alumínio é então a fase líquida que permite uma rota mais fácil para a transferência de massa. Experiências levam em consideração também o tamanho de grão dos reagentes, que em muitas reações podem permitir controlar parâmetros do processo e alcançar melhores resultados de propriedades mecânicas dos produtos.

Apesar de ser um processo de custo relativamente barato e simples o principal problema encontrado na produção de cerâmicas estruturais, é a alta porosidade resultante do processamento. As principais fontes da porosidade nos produtos são: os poros existentes nos compactos reagentes, a liberação de impurezas volatilizadas durante a reação e devido à própria natureza das reações, que sendo altamente exotérmicas, implica na formação de ligações atômicas mais fortes. Logo a densidade

dos produtos é maior do que a dos reagentes, e por esta razão, porosidade será gerada se o produto não contrair durante a reação.

Existem alguns métodos que podem auxiliar o processo de densificação durante a síntese, dentre os quais podem-se citar a compressão por choque, a laminação a quente, a prensagem isostática e prensagem à quente. A aplicação da pressão ocorre durante ou logo após a reação de combustão aproveitando o aparecimento da fase líquida e a condição de temperatura acima da temperatura de transição dútil-frágil, para densificar o produto.

O objetivo deste trabalho foi estudar e avaliar a utilização desta técnica na

produção de um compósito cerâmico, Zn0,8Pb0,2TiO3, resultante de uma reação SHS. A

base da reação de combustão deriva dos conceitos dinâmicos usados na química dos propelentes e explosivos, envolvendo a reação de uma mistura redox.

Essa mistura redox é caracterizada por conter os íons metálicos de interesse para a reação e um combustível, que é utilizado como agente redutor.

Os íons metálicos são caracterizados como reagentes oxidantes. Geralmente a

uréia (CO(NH2)2) é o redutor mais utilizado, devido a disponibilidade comercial para

encontrá-lo e por possuir um baixo custo. Além disso, com ela é possível a geração de altas temperaturas e ainda assim, é capaz de gerar um pequeno volume de gases e ter a mais baixa redução de pó, devido sua valência total ser +6.

Os nitratos metálicos são as fontes de íons mais utilizadas, por serem solúveis na água e por alcançarem o ponto de fusão em baixas temperaturas. Eles reagem com o combustível redutor, resultando na formação de um pó fino, seco e geralmente cristalino. A grande quantidade de gases gerada por essa reação dá resultado a uma chama, mas, que não é considerada explosiva, mas, que pode alcançar temperaturas superiores até 1000ºC.

Com essa mistura dos agentes oxidantes e redutores, é possível garantir um excelente estado de homogeneização da solução a ser obtida.