A conversão de materiais ligninocelulósicos em cerâmicas biomórficas tem despertado particular interesse, por tratar-se de uma nova classe de materiais cerâmicos de alto valor agregado, produzidos a partir de matérias-primas de baixo custo e relevante papel econômico. Cerâmicas biomórficas são obtidas por meio do processo de biomodelagem, que consiste na reprodução ao nível micrométrico da estrutura natural do material de partida. Neste trabalho, os materiais ligninocelulósicos utilizados como material de partida foram fibras de sisal, ratam e pinheiro. Estes foram convertidos por pirólise em pré-formas de carbono. Subseqüentemente, essas pré-formas foram infiltradas com alumínio gasoso em temperaturas que variaram de 1400 ºC a 1600 ºC sob vácuo, obtendo-se assim carbeto de alumínio (Al4C3). Por ser um material frágil e de rápida decomposição, O Al4C3 foi rapidamente oxidado a 1600 ºC para sua conversão total em fibras de Al2O3 biomórfica. A microestrutura e morfologia das cerâmicas biomórficas obtidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios X. O estudo comparativo da infiltração de alumínio gasoso foi realizado com base em resultados obtidos por análise termogravimétrica.

The reproduction of lignocellulosic structures into biomorphous ceramics has been extensively studied since it results in added-value products from relatively inexpensive raw materials. Synthetic ceramics can be obtained by biotemplating maintaining the structural features of native wood or fibers. In the present study, lignocellulosic materials, i.e, sisal, rattan and pinnus, were used to produce alumina fibers. The natural structures were pyrolized into carbon prefoms and subsequently infiltrated with aluminum gas temperatures ranging from 1400 ºC to 1600 ºC under vacuum, resulting in aluminum carbide (Al4C3). Because of its brittle nature and fast decomposition, Al4C3 was quickly oxidized at 1600 ºC to produce biomorphous Al2O3 fibers. The microstructure and morphology of the ceramic fibers was characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. A comparative study on the infiltration of aluminum gas was performed based on thermogravimetric analyses.

O sisal é um recurso estratégico para a região Nordeste e, particularmente, para o estado do Rio Grande do Norte, por ser uma cultura renovável e adaptada às condições do semi-árido. Em virtude das condições adversas de clima e solo, o sisal é, em algumas regiões, o único produto agrícola rentável passível de plantio. Agregar valor aos produtos manufaturados a partir do sisal contribui não só para o desenvolvimento científico e tecnológico da região, como também para a geração de renda para a população dos municípios potiguares produtores de sisal. Da planta extraem-se fibras ligninocelulósicas utilizadas na produção artesanal de cordas e industrial de mantas e tapetes. Uma outra alternativa é o aproveitamento da estrutura da fibra para a produção de fibras de alumina (Al2O3) pela biomodelagem. Este processo consiste na reprodução da estruturas natural do material de partida. O objetivo deste trabalho foi estudar as condições de infiltração da fibra de sisal com sal de alumínio para posterior conversão da estrutura em fibras de alumina. Inicialmente, as fibras de sisal foram pré-tratadas com hidróxido de sódio, infiltradas com uma solução saturada de sal de alumínio (Al2Cl6) e sinterizadas entre 1400 °C e 1650 °C. A caracterização das fibras de alumina foi feita por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram a conversão completa apenas da superfície da fibra de sisal em alfa-Al2O3, resultando em baixa resistência ao manuseio. Novos métodos de infiltração são propostos com o objetivo de reproduzir-se a estrutura interna da fibra de sisal, resultando em fibras materiais com melhor resistência mecânica.

Sisal is a renewable agricultural resource adapted to the hostile climatic and soil conditions particularly encountered in the semi-arid areas of the state of Rio Grande do Norte, located in Northeastern Brazil. Consequently, sisal has played a strategic role in the economy of the region, as one of few options of income available in the semi-arid. Find new options and adding value to products manufactured from sisal are goals that contribute not only to the scientific and technological development of the Northeastern region, but also to the increase of the family income for people that live in the semi-arid areas where sisal is grown. Lignocellulosic fibers are extracted from sisal and commonly used to produce both handcrafted and industrial goods including ropes, mats and carpets. Alternatively, added-value products can be made using sisal to produce alumina fibers (Al2O3) by biotemplating, which consists in the reproduction of the natural fiber-like structure of the starting material. The objective of the study reported herein was to evaluate the conditions necessary to infiltrate aluminum salt (Al2Cl6) into sisal fibers and heat-treat the structure to convert it into alumina fibers. The sisal fibers were pre-treated in NaOH, immersed in a saturated solution of (Al2Cl6) and sintered between 1400 °C and 1650 °C. The resulting fibers were then characterized by X-ray diffraction and scanning electronic microscopy. The results revealed the transformation only of the surface of the fiber into alpha-Al2O3 which yielded limited resistance to handling. Improved infiltration methods have been studied to allow transformation of the bulk structure of sisal into alumina thus increasing the mechanical strength of the resulting alumina fibers.