Como es bien sabido, los automóviles operan en entornos y condiciones extremadamente severas; por ello, los diversos componentes que conforman este gigantesco vehículo deben poseer una excelente funcionalidad. En la actualidad, el uso de componentes estructurales cerámicos de zirconia en piezas automotrices es muy común.

1. Sensor de componente estructural cerámico de zirconia

Cerámica de zirconia Los sensores de oxígeno presentan altas propiedades mecánicas y gran fiabilidad. Como parte del gas de escape purificado, pueden utilizarse para determinar la concentración de O2 en los gases de escape del automóvil y, posteriormente, retroalimentar dicho valor a los sistemas de suministro de aire y combustible del motor, garantizando así una combustión completa del carburante. Debido a que todas las fases de este material cerámico son zirconia completamente estable en forma cúbica, zirconia tetragonal y cristales mixtos monoclínicos parcialmente estables, sus propiedades mecánicas durante su uso resultan excelentes y permiten reducir el calor generado por la fricción.

2. Calentadores de válvulas de cerámica de zirconia

Para asegurar una combustión completa durante el arranque del motor, se instala en el lado de admisión del motor un dispositivo de calentamiento, denominado calentador de válvula, con el fin de elevar la temperatura del aire de admisión y completar la evaporación y mezcla del combustible. Para controlar la temperatura y mejorar la fiabilidad del equipo durante el calentamiento por succión, se emplea un PTC (termistor) cerámico de titanato de bario como calentador de válvula. Gracias al uso de un calentador cerámico de válvula, el motor alcanza un estado de combustión completa tras el arranque, logrando así mejoras en la eficiencia térmica, ahorro energético y purificación de los gases de escape. El calentador de válvula está fabricado con un material cerámico especial.

3. Motores de cerámica de zirconia

Con la aplicación de cerámicas especiales en los automóviles, los motores de pistón existentes, ya populares y ampliamente utilizados, incorporarán cámaras de combustión auxiliares, culatas, camisas de cilindros y rotores de turbocompresores. Todos estos componentes están considerando el uso de materiales cerámicos especiales, tales como nitruro de silicio, carburo de silicio y zirconia parcialmente estabilizada. Los requisitos de resistencia mecánica aquí son: una resistencia a la flexión superior a 50 kg/mm² y un coeficiente de expansión térmica de 3,5 × 10⁻⁶ °C.

Básicamente, los materiales mencionados anteriormente pueden cumplir con estos requisitos; en particular, las cerámicas de zirconia parcialmente estabilizada no solo alcanzan una resistencia mecánica de hasta 100 kg/mm², sino que además presentan una conductividad térmica de apenas -0,04 g/cm², en comparación con otros materiales.

En cuanto a los motores de turbinas de gas, para lograr un costo de combustible equivalente al de los motores diésel, la temperatura de entrada de la turbina debe alcanzar hasta 1350 °C. Solo los materiales cerámicos de carburo de silicio y nitruro de silicio pueden soportar tales temperaturas elevadas. Actualmente, los expertos tienen grandes expectativas al respecto y consideran que dichos materiales cerámicos constituyen la opción ideal para los rotores y estatores de las turbinas. En el futuro, es muy probable que los motores cerámicos se fabriquen combinando nitruro de silicio con cerámicas de carburo de silicio o con cerámicas de zirconia parcialmente estabilizada.

4. Elemento sensor de cerámica de zirconia

Los amortiguadores de alta gama para automóviles aprovechan el efecto piezoeléctrico positivo, el efecto piezoeléctrico inverso y el efecto electrostrictivo de cerámicas sensibles para desarrollar amortiguadores inteligentes. Este tipo de amortiguador inteligente tiene la capacidad de reconocer las condiciones de la superficie de la carretera y ajustarse automáticamente. De este modo, minimiza las vibraciones del vehículo en carreteras irregulares y mejora la comodidad de los pasajeros.

Limpiador cerámico inteligente: este limpiador está fabricado con cerámicas de titanato de bario dotadas de propiedades sensibles a la presión. Puede detectar automáticamente la lluvia y ajustar las escobillas limpiaparabrisas del automóvil a la velocidad óptima. Otros elementos sensoriales cerámicos, como aquellos elaborados con materiales cerámicos sensibles a la temperatura, la presión, la humedad y el magnetismo, también pueden mostrar información sensible y controlar automáticamente la temperatura, la humedad, la condensación y la configuración del anticongelante.

Además, muchos dispositivos, piezas y pequeños componentes utilizados en los automóviles también están fabricados con materiales cerámicos especiales, como timbres electrónicos, transductores ultrasónicos, vidrios absorbentes de calor, fototubos, anillos para tapones de aceite y sellos para aceite y agua. Estos productos automotrices, elaborados con materiales cerámicos novedosos y especiales, suelen presentar propiedades físicas y químicas superiores, tales como resistencia al impacto, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, ligereza y facilidad de procesamiento y producción.