Em diversos dispositivos de aquecimento elétrico, desde fornos elétricos domésticos e resistências elétricas até equipamentos industriais que precisam operar continuamente em altas temperaturas, é comum encontrar resistências cerâmicas feitas de alumina (Al₂O₃), especialmente alumina de alta pureza (96% ou 99%). Esse fenômeno não se deve ao uso habitual na indústria, mas sim ao fato de a alumina apresentar um equilíbrio excepcional em diversos aspectos, como isolamento elétrico, segurança e confiabilidade, desempenho em altas temperaturas, condutividade térmica, custo e maturidade do processo de fabricação. Como material principal das resistências, ela não só suporta altas temperaturas e isola a corrente elétrica com eficácia, como também possui resistência mecânica e capacidade de dissipação de calor suficientes, o que a destaca entre muitos outros materiais cerâmicos.
A grande vantagem da alumina como material principal das barras de resistência.
Isolamento elétrico e estabilidade a altas temperaturas: a lógica fundamental das barras de resistência.
A função das barras de resistência cerâmica é isolar a corrente elétrica enquanto transferem o calor do fio resistivo interno para o exterior. A alumina é um excelente isolante elétrico; mesmo em altas temperaturas (acima de 1000 °C), ela consegue isolar eficazmente a corrente entre o fio resistivo e a capa metálica externa ou o ponto de aterramento, prevenindo fugas de corrente e curtos-circuitos e garantindo uma utilização segura. Essa característica é fundamental para a sua importância.
Condutividade térmica moderada: não é a mais alta, mas é a mais adequada para hastes de resistência.
Embora a condutividade térmica da alumina não seja a mais alta entre todas as cerâmicas, seu desempenho de condução térmica está exatamente dentro de uma faixa ideal. Se a condutividade térmica for muito baixa, o fio de aquecimento interno queimará devido ao acúmulo de calor; se for muito alta, fará com que a temperatura local caia muito rapidamente, o que não é favorável ao controle geral da temperatura.
A condutividade térmica da alumina, de aproximadamente 20–30 W/m·K, permite que o calor se difunda naturalmente sem causar vazamento excessivo de calor. Além disso, embora seu coeficiente de expansão térmica não seja exatamente o mesmo que o do fio de resistência metálico, a estrutura espiral do fio de resistência pode amortecer a diferença de expansão, permitindo que todo o componente mantenha a estabilidade durante os ciclos térmicos.
Estabilidade química e vantagens de fabricação: fatores-chave que determinam aplicações em larga escala.
Quando exposta a vapor de água, gases de combustão, manchas de óleo e até mesmo algumas atmosferas industriais, a alumina exibe uma inércia química extremamente alta e não se corrói ou degrada facilmente, prolongando assim a vida útil das barras de resistência. Do ponto de vista da fabricação, é uma das cerâmicas estruturais mais consolidadas. Cada etapa, desde a preparação do pó, granulação e moldagem até a sinterização, possui uma base industrial em larga escala, permitindo a produção eficiente de tubos cerâmicos com diferentes especificações.
Alto rendimento, baixo custo e produção em massa estável são, por si só, uma forma de competitividade, tornando a alumina a escolha ideal em termos de desempenho abrangente e economia.
