Nuova Metastruttura Ceramica a Base di Mullite e SiC: Assorbimento delle Onde Elettromagnetiche e Miglioramento delle Proprietà Meccaniche
Un team di scienziati dei materiali, guidato dai professori Yong Yang e Zhengren Huang dell’Istituto di Ceramica di Shanghai, ha sviluppato una nuova metastruttura ceramica con proprietà avanzate di assorbimento delle onde elettromagnetiche (EMW) e miglioramento delle caratteristiche meccaniche. Questa innovazione, pubblicata nel Journal of Advanced Ceramics, rappresenta un passo significativo nel campo delle strutture ceramiche avanzate.
Proprietà delle Onde Elettromagnetiche e Strutture Metastrutturali
Le onde elettromagnetiche possono influenzare notevolmente la salute umana, il funzionamento delle apparecchiature elettroniche e la sicurezza delle comunicazioni. I materiali assorbenti a base di carburo di silicio (SiC) sono candidati promettenti per mitigare questi effetti grazie alla loro permittività regolabile, resistenza alle alte temperature e stabilità chimica superiore.
Il team ha presentato una nuova metastruttura composta da un’antigiride di mullite e una giride di SiC, realizzata mediante stampa 3D con tecnologia di proiezione di luce digitale (DLP) e successivo sinterizzazione. Questa struttura porosa, ottenuta attraverso il metodo PIP (Polymer Infiltration and Pyrolysis), ha dimostrato di avere proprietà meccaniche significativamente migliorate rispetto alle tradizionali composizioni porose di mullite/SiC.
Innovazione nella Fabbricazione delle Metastrutture
La progettazione della struttura a giride ha permesso di ottimizzare le proprietà dielettriche dei materiali, migliorando le caratteristiche di assorbimento delle onde elettromagnetiche e la corrispondenza dell’impedenza. L’uso della tecnologia di stampa 3D ha consentito al team di sviluppare strutture complesse con una larghezza di banda di assorbimento efficace di 3,2 GHz e una perdita di riflessione minima di −54 dB nella banda X. Inoltre, le proprietà meccaniche, come la resistenza alla flessione e alla compressione, sono migliorate rispettivamente del 377%-586% e del 459%-1358% rispetto ai compositi porosi di mullite/SiC.
Applicazioni e Futuro delle Metastrutture Ceramiche
Secondo il professor Yong Yang, questo lavoro dimostra come la tecnologia di stampa 3D possa essere utilizzata per creare metastrutture EMW avanzate, con applicazioni potenziali nel campo dell’aerospazio, come prese d’aria dei caccia, bordi della fusoliera e punte. L’integrazione della mullite con il SiC in una struttura metastrutturale complessa ha permesso di ottenere risultati notevoli sia in termini di prestazioni meccaniche che di assorbimento delle onde elettromagnetiche.
Collaborazioni e Sostegno alla Ricerca
Questo studio è stato sostenuto dal Programma Nazionale di R&S della Cina e dal Programma per Leader di Ricerca Accademica/Tecnologica di Shanghai. Tra i collaboratori vi sono Chaoyang Wang, Xiao Chen, Zhicheng Wang, Jialin Bai, Jie Tang, Yulong She e Zhengren Huang dell’Istituto di Ceramica di Shanghai.
Informazioni sull’Autore e la Rivista
Il professor Yong Yang, specialista nel campo dei materiali ceramici e della stampa 3D, ha pubblicato oltre 160 articoli scientifici con un indice H di 42. La rivista Journal of Advanced Ceramics è un’importante pubblicazione accademica nel campo delle ceramiche avanzate, con un impact factor del 2023 pari a 18,6.
Questo lavoro non solo dimostra il potenziale delle tecnologie di produzione additiva nella realizzazione di strutture complesse e funzionali, ma apre anche nuove possibilità per l’uso di queste tecniche in applicazioni ad alte prestazioni, come l’assorbimento delle onde elettromagnetiche e l’aerospazio.
