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Materiale ceramico composito a base SiC-AlN

Chemical Vapor InfiltrationRicevitore ceramicoSiC-AlNSolare a concentrazioneSolare termico

Introduzione

L’invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di un materiale ceramico composito a base di carburo di silicio (SiC) e nitruro di alluminio (AiN). Riveste i particolare interesse per i ricevitori ceramici per il solare termico ad alta temperatura ed è stato testato all’interno del progetto Nextower (www.h2020-nextower.eu).

Caratteristiche Tecniche

I ricevitori per la tecnologia del solare a concentrazione (CSP) normalmente utilizzati sono metallici e arrivano a malapena a 700°C.  Da qui l’esigenza di realizzarli con un materiale ceramico in grado di soddisfare una serie di caratteristiche termostrutturali: materiale resistente all’ossidazione a 1000°C, all’invecchiamento ambientale, allo shock termico e con una elevata conducibilità termica. La presente invenzione risponde all’esigenza di trovare una soluzione che permettesse di realizzare un materiale ceramico composito a base di carburo di silicio (SiC) e nitruro di alluminio (AlN), senza che l’AlN fosse esposto a fenomeni di ossidazione a temperature elevate e senza che subisse una drastica riduzione della sua conducibilità termica.

Il procedimento comprende le fasi di infiltrazione, in cui i pori del substrato sono riempiti con AlN; dissoluzione, in cui una porzione superficiale di AlN infiltrato nei singoli pori è disciolta: sigillatura, in cui i pori sono chiusi superficialmente con del SiC. È caratterizzato dal fatto che la fase di infiltrazione è a partire da miscele gassose di Cloruro di alluminio e ammoniaca, con o senza gradiente termico o flusso forzato dei reagenti.

Possibili Applicazioni

  • Solare a concentrazione ad alta temperatura (ricevitori ceramici);
  • Scambiatori ceramici per l’industria energivora;
  • Bruciatori per miscele di idrogeno e metano da biomasse (progetto Spire CEM-WAVE);

Vantaggi

  • Materiale con una combinazione unica di caratteristiche termostrutturali (fisicamente inalterato fino a 1500°C) e termofisiche (alta conducibilità termica, rispetto ai materiali ceramici)