"Il futuro della ceramica appare roseo poiché la fusione di scienza e ingegneria innovative continua ad avanzare", afferma Cheryl Xu, professoressa presso la NC State. I ricercatori della North Carolina State University hanno presentato una tecnica di sinterizzazione laser rivoluzionaria per la creazione di ceramiche ad altissima temperatura il 14 maggio 2025.
Il nuovo metodo semplifica notevolmente la produzione di ceramiche come il carburo di afnio (HfC), noto per la sua eccezionale resistenza al calore. I metodi tradizionali richiedono temperature superiori a 2.200 gradi Celsius, ma la tecnica laser è più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico.
Il processo prevede la direzione di un laser da 120 watt su un precursore polimerico liquido in un ambiente controllato. Questo converte il liquido in un materiale ceramico solido, adatto per rivestimenti o strutture stampate in 3D. La tecnica di sinterizzazione laser è anche portatile, a differenza della sinterizzazione tradizionale.
Un'applicazione chiave è la creazione di rivestimenti protettivi per compositi di carbonio utilizzati nelle tecnologie ipersoniche. La sinterizzazione laser localizzata riduce al minimo i danni strutturali e migliora la protezione termica. La tecnica si integra anche con la produzione additiva, consentendo la creazione di complesse strutture ceramiche 3D.
La tecnica laser vanta un'efficienza di conversione di almeno il 50%, significativamente superiore al 20-40% dei metodi tradizionali. Ciò porta a meno sprechi e a un approccio di produzione più sostenibile. Il team ha prodotto con successo HfC cristallino e in fase pura, dimostrando il potenziale della tecnologia per ambienti estremi.
I test sui rivestimenti HfC applicati ai compositi in fibra di carbonio hanno mostrato una forte adesione e una copertura uniforme, essenziali per i sistemi di protezione termica. Questo apre le porte a migliori applicazioni ingegneristiche nel settore aerospaziale e in altri settori. La ricerca, pubblicata sul Journal of the American Ceramic Society, spera di ispirare un'ulteriore adozione di queste tecniche.