Cerámicas en polvo nanométrico como alternativa a los metales
Por lo general, las herramientas de corte, los engranajes y los cojinetes se fabrican con piezas metálicas. Los polvos nanométricos cerámicos tienen grandes posibilidades como alternativa a los metales para fabricar herramientas de corte de madera resistentes al desgaste, así como piezas para tecnología médica, microrreactores y microsensores. Para aprovechar su potencial, un grupo de investigadores europeos, con la financiación del proyecto Nanoceram («Herramientas de corte y piezas miniaturizadas con geometrías complejas basadas en polvo nanométrico»), trabajó en el desarrollo de tecnologías químicas asistidas por plasma para fabricar polvo nanométrico y nuevas tecnologías para modificar las superficies del polvo con el fin de utilizarlo en operaciones convencionales de moldeado en gel, moldeado por inyección y prensado. Además, pretendían desarrollar métodos de sinterización para producir materiales densos con microestructura de tamaño nanométrico. En particular, los investigadores se centraron en el uso del nitruro de silicio (Si3N4) para herramientas de corte de madera y óxido de circonio (ZrO2) estabilizado con itrio (Y) para piezas destinadas a la tecnología médica y los microdispositivos. Los investigadores obtuvieron con éxito cuatro lotes de polvo de Si3N4 procesados por plasma con la calidad y cantidad necesarias. Además, realizaron modificaciones superficiales de los polvos de tamaño nanométrico para obtener una buena dispersión de las partículas y cargas elevadas en los sólidos. Se desarrolló un procedimiento de moldeado en gel para fabricar piezas a partir de polvo de Si3N4 puro obtenido por plasma o mezclas de él. Las placas fabricadas estaban libres de defectos, presentaban características excelentes de resistencia a la flexión, dureza y resistencia a la fractura. Además, las piezas obtenidas a partir de polvo de Si3N4 obtenido por plasma o de mezclas del mismo mediante moldeado en gel, moldeado por inyección de polvo metálico (MPIM) y prensado isostático (CIP) se sinterizaron para optimizar los regímenes de sinterización. Se fabricaron fresas a partir de Si3N4 y se compararon con fresas metálicas. Aunque las fresas cerámicas generaban escamas o fragmentos, la microscopia electrónica por emisión de efecto campo mostró que los bordes no presentaban daños después del fresado. El proyecto Nanoceram ha desarrollado una nueva tecnología valiosa que puede permitir la producción de herramientas de corte de madera, dispositivos médicos y microdispositivos a partir de polvos nanométricos cerámicos utilizando métodos de conformado estándar como el moldeado en gel, el moldeado por inyección y el prensado.