Comme on le sait bien, les automobiles évoluent dans des environnements et des conditions extrêmement rudes ; par conséquent, les différents composants qui constituent ce géant doivent offrir une excellente fonctionnalité. À l’heure actuelle, l’utilisation de pièces structurelles en céramique de zircone dans les composants automobiles est très répandue.

1. Capteur à composant structurel en céramique de zircone

Céramique de zircone Les capteurs d’oxygène présentent des propriétés mécaniques élevées et une grande fiabilité. En tant que composant des gaz d’échappement purifiés, ils permettent de déterminer la concentration d’O₂ dans les gaz d’échappement des véhicules, puis de renvoyer cette valeur mesurée aux systèmes d’alimentation en air et en carburant du moteur afin d’assurer une combustion complète du carburant. Étant donné que toutes les phases de ce matériau céramique sont constituées de zircone cubique entièrement stable, de zircone tétragonale et de cristaux mixtes monocliniques partiellement stables, ses propriétés mécaniques en service sont excellentes et il peut réduire la chaleur générée par le frottement.

2. Chauffages de vannes en céramique de zircone

Afin d’assurer une combustion complète lors du démarrage du moteur, un dispositif de chauffage, à savoir un chauffe-clapet, est installé sur le côté admission du moteur pour chauffer l’air d’admission et favoriser l’évaporation et le mélange complets du carburant. Pour contrôler la température et améliorer la fiabilité de l’équipement pendant le chauffage par aspiration, un PTC (thermistor) en céramique de titanate de baryum est utilisé comme chauffe-clapet. Grâce à ce chauffe-clapet céramique, le moteur atteint un état de combustion complète après le démarrage, ce qui se traduit par une meilleure efficacité thermique, des économies d’énergie et une purification des gaz d’échappement. Le chauffe-clapet est fabriqué à partir d’un matériau céramique spécial.

3. Moteurs en céramique de zircone

Avec l’application de céramiques spéciales dans les automobiles, les moteurs à pistons existants, déjà populaires et largement utilisés, intègreront des chambres de combustion auxiliaires, des culasses, des chemises de cylindre ainsi que des rotors de turbocompresseur. Tous ces composants envisagent l’utilisation de matériaux céramiques spéciaux, tels que le nitrure de silicium, le carbure de silicium et la zircone partiellement stabilisée. Les exigences en matière de résistance mécanique sont les suivantes : une résistance à la flexion supérieure à 50 kg/mm² et un coefficient de dilatation thermique de 3,5 × 10⁻⁶ °C.

En règle générale, les matériaux susmentionnés peuvent répondre à ces exigences, notamment les céramiques de zircone partiellement stabilisée, qui non seulement affichent une résistance mécanique pouvant atteindre 100 kg/mm², mais possèdent également une conductivité thermique de seulement -0,04 g/cm², comparée à celle d’autres matériaux.

En ce qui concerne les moteurs à turbine à gaz, pour atteindre un coût du carburant équivalent à celui des moteurs diesel, la température d’entrée de la turbine doit atteindre jusqu’à 1350 °C. Seuls les matériaux céramiques en carbure de silicium et en nitrure de silicium peuvent résister à de telles températures élevées. À l’heure actuelle, les experts nourrissent de grands espoirs à ce sujet et estiment que les matériaux céramiques susmentionnés constituent le choix idéal pour les rotors et les stators des turbines. À l’avenir, les moteurs céramiques seront très probablement fabriqués en combinant le nitrure de silicium avec des céramiques en carbure de silicium ou avec des céramiques en zircone partiellement stabilisée.

4. Élément de détection en céramique de zircone

Les amortisseurs automobiles haut de gamme exploitent l’effet piézoélectrique positif, l’effet piézoélectrique inverse ainsi que l’effet électrostrictif des céramiques sensibles afin de développer des amortisseurs intelligents. Ce type d’amortisseur intelligent possède la capacité de reconnaître les conditions de la surface routière et de s’ajuster automatiquement. Il permet de réduire au minimum les vibrations du véhicule sur les routes accidentées et d’améliorer le confort des passagers.

Nettoyeur céramique intelligent : Ce nettoyeur est fabriqué à partir de céramiques en titanate de baryum aux propriétés sensibles à la pression. Il peut détecter automatiquement les précipitations et régler les essuie-glaces de la voiture à la vitesse optimale. D’autres éléments capteurs céramiques, tels que ceux réalisés à partir de matériaux céramiques thermosensibles, pressionsensibles, hygrométriques ou magnétosensibles, peuvent également afficher des informations sensibles et contrôler automatiquement les réglages de température, d’humidité, de condensation et d’antigel.

En outre, de nombreux dispositifs, pièces et petits composants utilisés dans les automobiles sont également fabriqués à partir de matériaux céramiques spéciaux, tels que les buzzer électroniques, les transducteurs ultrasonores, les verres absorbant la chaleur, les phototubes, les bagues d’étanchéité des bouchons d’huile et les joints huile-eau. Ces produits automobiles, réalisés à partir de matériaux céramiques novateurs et spéciaux, présentent généralement des propriétés physiques et chimiques supérieures, telles que la résistance aux chocs, la résistance à l’usure, la résistance à la corrosion, la résistance aux hautes températures, la légèreté ainsi que la facilité de traitement et de fabrication.