Cerámicos
Definición
son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes.
Propiedades
Las propiedades de los materiales cerámicos también varían mucho debido a diferencias en los enlaces.
En general, los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad.
se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores
poseen temperaturas de fusión relativamente altas y, asimismo, una estabilidad relativamente alta en la mayoría de los medios mas agresivos debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces.
Aplicaciones
Los materiales cerámicos tienen una gran variedad de aplicaciones que van desde la alfarería, fabricación de materiales para la construcción (ladrillos, azulejos, loza, etc.), hasta aplicaciones a elevadas temperaturas, materiales refractarios, aplicaciones eléctricas y electrónicas como materiales aislantes, substratos semiconductores, imanes, materiales ferroeléctricos o piezoeléctricos, etc.,
los materiales cerámicos usados para aplicaciones en ingeniería pueden clasificarse en dos grupos:
materiales cerámicos tradicionales
materiales cerámicos de uso especifico en ingeniería
Cerámicos más empleados
Ladrillos y tejas: fabricados con arcilla de muy diversa calidad, según la zona geográfica de procedencia. Una vez moldeados se secan y cuecen a 900 – 1200ºC, lo que aumenta su resistencia mecánica. Existen muchas calidades y formas según la aplicación deseada.
Azulejos y pavimentos cerámicos: hechos con arcillas especiales que, durante su moldeo, se prensan a altas presiones y se revisten de un material (barniz coloreado) que, tras el proceso de cocido presenta una dureza alta.
Porcelana y loza: a base de caolín, arcillas blancas, sílice y feldespato finamente pulverizados. La porcelana está totalmente vitrificada tras ser sometida a dos procesos de cocción; sin embargo, la loza sólo presenta su cara externa vitrificada. Poseen una especial resistencia al calor y a agentes químicos por lo que, más que en construcción, se emplean para material de cocina y sanitarios (loza), laboratorio, aislantes eléctricos (porcelana)...
Materiales refractarios: Formados por arcillas refractarias, de alto contenido en sílice. Se usan para revestimiento de hornos industriales (altos hornos y convertidores) y otras aplicaciones, donde deben resistir altas temperaturas sin fracturarse. Soportan entre 1400 – 1600ºC. Para temperaturas superiores se añade un aglomerante orgánico.
Estructura
el tipo de enlace iónico, que corresponde generalmente a los materiales cerámicos, indicando sus particularidades y propiedades resultantes en el material, haciendo hincapié en lo que podemos denominar estructuras simples u ordenamientos de corto alcance.
Sin embargo, muchos compuestos cerámicos aunque con fórmulas estequiométricas simples, como el de la blenda (ZnS) o el fluoruro cálcico (CaF2), muestran estructuras de largo alcance en las que el elemento de menor tamaño ocupa posiciones intersticiales
Sin embargo, los materiales cerámicos muestran a menudo estructuras complicadas, incluyendo la estructura de la perovsquita, CaTiO3, en la que los iones Ca2+ ocupan los vértices de un cubo, los iones O2- ocupan los centros de las caras de este cubo y el ión Ti4+ ocupa el centro del mismo.
clasificación para su estudio
Debido a diversidad de materiales y las diferentes aplicaciones a las que pueden destinarse, el estudio de los mismos se aborda siguiendo la clasificación siguiente, que sin obedecer a ningún tipo de material o aplicación específica siguen una secuencia lógica en su exposición:
Estructuras cerámicas silico-aluminosas.
Estructuras cerámicas no cristalinas.
Porcelanas.
Cerámicas tenaces.
Cerámicas eléctricas y magnéticas.
Materiales Cerámicos para ingeniería
Los materiales cerámicos se utilizan en gran cantidad de aplicaciones eléctricas y electrónicas. Muchas de ellas, debido a sus propiedades dieléctricas, se utilizan como materiales aislantes eléctricos tanto para baja como alta tensión. Otras en cambio se aplican como capacitores, especialmente cuando se requiere la miniaturización, y otras convierten señales de presión débiles en señales eléctricas y viceversa por efecto piezoeléctrico.