Materiales Ceramicos

MATERIALES CERÁMICOS

INTRODUCCIÓN

Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos o soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos unidos entre sí principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos...

Esta gran versatilidad de aplicaciones se debe a que poseen propiedades muy características que no pueden ser obtenidas con ningún otro material.

TIPO DE SUSTANCIA

Son compuestos inorgánicos constituidos por elementos metálicos y no metálicos.

Su enlace puede ser iónico o covalente.

Presenta estructura cristalina.

ESTRUCTURA CRISTALINA

Un gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas como la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo la mayoría de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:

• Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxigeno.

• Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de oxigeno.

• Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.

• Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.

PROPIEDADES

• PROPIEDADES MECÁNICAS

Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente (al aplicarles una fuerza los iones de igual carga quedan enfrentados provocando la rotura del enlace),este echo supone una gran limitación en su número de aplicaciones. Esta fragilidad se intensifica por la presencia de imperfecciones.

Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes de grano.

• PROPIEDADES MAGNÉTICAS

No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas de gran importancia como ferritas y granates. Éstas son las llamadas cerámicas ferrimagnéticas. En estas cerámicas los diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos, esto conduce a que al aplicar un campo magnético se produzca como resultado una imantación neta.

• PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que tienen una alta resistencia dieléctrica y baja constate dieléctrica.

Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad de polarizarse.

• PROPIEDADES TÉRMICAS

La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este echo son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

¿De qué dependen las propiedades de los materiales cerámicos?

Las propiedades de los materiales cerámicos vienen determinadas en cuatro niveles:

Atómico

Ordenación de átomos, cristalina o amorfa

Micro estructura

Macro estructura.

CLASIFICACIÓN

• Materiales cerámicos tradicionales:

1. Arcilla

2. Sílice

3. Feldespato

• Materiales cerámicos de uso específico en ingeniería:

1. Oxido de aluminio

2. Carburo de silicio

3. Nitruro de silicio

Algo que cabe señalar dentro de la clasificación de las cerámicas es que los vidrios NO son materiales cerámicos, se estudian de forma aparte, pues aunque tienen características similares, no son materiales sólidos sino líquidos subenfriados y su estructura no es cristalina sino amorfa (desordenada).

APLICACIONES

• Fabricación de productos de alfarería, debido a su dureza y resistencia al calor.

• Losetas térmicas (trasbordadores espaciales), por su baja conductividad térmica.

• Fabricación de materiales de construcción (ladrillos, cemento, azulejos, baldosas, etc.), por su dureza y baja conductividad térmica y eléctrica.

• Aislantes en aparatos electrónicos.

• Materiales refractarios, por su punto de fusión tan elevado.

• Sirven

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