Il rivestimento in silicone ceramico offre numerosi vantaggi a qualsiasi auto, oltre ad essere atossico e a contribuire a proteggere dalla ruggine, dalle scheggiature e dai graffi. Il silicone ceramico rappresenta un'alternativa ecologica alle vernici e ai rivestimenti tradizionali.
Il rivestimento ceramico è composto da due materiali naturali: silicio e ossigeno. È estremamente resistente e può essere sottoposto a un’ispezione professionale per individuare eventuali danni o segni di usura.
Forza
La resistenza della ceramica al silicio ne fa un elemento fondamentale in numerose applicazioni industriali, dai motori a reazione agli impianti medici. Le ceramiche tecniche avanzate che utilizzano carburo di silicio e nitruro di silicio consentono di realizzare prodotti dotati di caratteristiche speciali, quali la resistenza al calore estremo o all’abrasione.
Il nitruro di silicio è presente in molti tipi di apparecchiature industriali, dalle attrezzature metallurgiche quali crogioli e ugelli di combustione ai rivestimenti delle celle per l'elettrolisi dell'alluminio, fino alle macchine utensili per il settore automobilistico e alle applicazioni aerospaziali. Il nitruro di silicio offre un'elevata resistenza agli shock termici.
I materiali in plastica rinforzata con ceramica (CRP) sono in grado di resistere a condizioni estreme di abrasione ed esposizione al calore, il che li rende adatti per garantire resistenza all’usura e protezione dagli urti. Inoltre, queste ceramiche possiedono un’eccellente tenacità alla frattura — il che significa che le crepe si propagano rapidamente solo una volta raggiunta una lunghezza critica per determinati valori di carico — offrendo vantaggi significativi rispetto alle ceramiche a base di ossidi, che in genere si rompono sotto carico.
Durezza
Il carburo di silicio trova impiego in una vasta gamma di ceramiche tecniche avanzate progettate per resistere a condizioni termiche e meccaniche estreme: dai materiali resistenti all’usura grazie alla sua durezza, ai refrattari resistenti alle alte temperature che presentano basse proprietà di espansione termica, fino all’elettronica, dove le sue proprietà di resistenza alla corrosione e all’ossidazione si rivelano preziose. È ampiamente utilizzato in tutte queste diverse applicazioni.
La tenacità alla frattura di questo materiale è pari a 6,8 MPa m⁰,⁵, a dimostrazione della sua capacità di resistere alla propagazione delle crepe. La resistenza alla flessione è pari a 490 MPa. Infine, la sua durezza secondo la scala di Mohs, pari a 32 GPa, lo colloca tra i materiali più duri conosciuti: solo il diamante e il carburo di boro sono più duri.
Le misurazioni della durezza sulla ceramica possono essere effettuate utilizzando i metodi di microdurezza Knoop o Vickers; nel metodo Vickers si impiega un penetratore a piramide quadrata che può causare la formazione di crepe nei provini. Entrambe le tecniche richiedono un durometro per microdurezza adeguatamente equipaggiato, dotato di trasduttori di carico e spostamento appropriati al fine di ridurre al minimo le interferenze quali la compliance della macchina e l’errore di contatto tra provino e penetratore; inoltre, i provini devono essere privi di intaccature, graffi o qualsiasi altro difetto che possa indurre la formazione di crepe; inoltre, la forma, le dimensioni e il design giocano tutti un ruolo fondamentale nelle proprietà meccaniche: spigoli vivi, angoli stretti e sezioni sottili potrebbero innescare la formazione di crepe nei componenti, compromettendone le proprietà meccaniche, mentre lo spessore riveste un ruolo essenziale.
Stabilità
La durezza e la resistenza chimica del silicio ceramico ne fanno un materiale particolarmente interessante per applicazioni tecniche avanzate. I produttori lo combinano comunemente con altre sostanze per ottenere formulazioni personalizzate con caratteristiche specifiche, quali l’estrema resistenza al calore o all’abrasione.
Le ceramiche in Si₃N₄ a densità totale offrono un’elevata resistenza alla trazione, che le rende in grado di resistere all’allungamento, e un’eccezionale resistenza alla flessione, che impedisce lo snervamento o il cedimento catastrofico in condizioni di sollecitazione trasversale. Inoltre, queste ceramiche presentano un’eccezionale resistenza alla corrosione e agli shock termici: caratteristiche ideali in ambienti di lavoro difficili che potrebbero compromettere i materiali metallici convenzionali.
Le strutture atomiche dei campioni di SiC PDC contenenti carbonio misto e privi di carbonio rivelano che queste ceramiche presentano un ordine a corto raggio sotto forma di una rete frattale di massa costituita da tetraedri SiOxC4-x con vertici condivisi e vuoti contenenti nanodomini di carbonio libero. La valutazione della stabilità termica prevede l’inserimento di una tacca nel campione e la misurazione della resistenza alla fessurazione; i risultati mostrano che le ceramiche PDC a base di SiOC con legame misto sono più resistenti.
Biocompatibilità
Il silicio ceramico è ampiamente utilizzato nel settore medico per la produzione di mascherine chirurgiche, impianti dentali, padelle antiaderenti o spatole da cucina, nonché di prodotti che richiedono un’elevata resistenza – in particolare in ambienti difficili in cui altri materiali ceramici potrebbero incrinarsi, deformarsi o rompersi nel tempo. Grazie alla sua versatilità, il silicio ceramico è presente anche in articoli da cucina che fanno ampio ricorso a superfici antiaderenti, tra cui le padelle antiaderenti.
Gli operatori sanitari stanno assistendo a un crescente interesse nello sviluppo di biomateriali avanzati che soddisfino specifici criteri fisici e chimici. Tali materiali devono essere sia bioinerte che ermetici, al fine di evitare di provocare una risposta immunologica nei pazienti o di introdurre sostanze nocive nell'ambiente.
L'allumina e la zirconia sono tra i principali ossidi ceramici utilizzati nelle applicazioni biomediche, quali la riparazione del tessuto osseo o l'artroplastica totale dell'anca e del ginocchio. Entrambi i materiali sono inerti, presentano una bassa diffusione dei neutroni e offrono eccellenti proprietà di resistenza all'usura. Il nitruro di silicio offre proprietà meccaniche superiori, oltre a biocompatibilità, trasparenza radiografica, caratteristiche antibatteriche e proprietà di osteointegrazione necessarie per gli impianti spinali.
Resistenza chimica
La ceramica offre una resistenza superiore alla degradazione chimica rispetto ai metalli, rendendola la scelta ideale per applicazioni che richiedono prestazioni a lungo termine e resistenza alla degradazione ambientale. Molti materiali ceramici tecnici (in particolare gli ossidi) devono la loro resistenza ai legami ionici, il che ne aumenta significativamente le proprietà di resistenza chimica.
Il nitruro di silicio ha dimostrato la propria resistenza alla maggior parte degli acidi a temperatura ambiente, quali l’acido solforico e l’acido cloridrico. Inoltre, è in grado di resistere ai composti del cloro comunemente utilizzati per disinfettare le attrezzature di produzione nei settori alimentare, delle bevande, farmaceutico e aerospaziale.
Le proprietà del nitruro di silicio lo rendono un materiale ideale per la realizzazione di punte di misura (cantilever) nei microscopi a forza atomica, consentendo di analizzare i campioni a livello atomico. Inoltre, grazie alle sue eccellenti proprietà di tenacità alla frattura e resistenza agli shock termici, il nitruro di silicio è comunemente impiegato nei componenti per la movimentazione di metalli fusi non ferrosi e nei perni di saldatura utilizzati dalle aziende di fusione dell’alluminio. Inoltre, lo sialon offre elevate caratteristiche di resistenza meccanica, stabilità termica e resistenza chimica, che lo rendono adatto all’impiego nel settore aerospaziale.
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