La cerámica téunica ocupar del usu de materiales cerámicos n'aplicaciones teunolóxiques. La pallabra cerámica deriva del vocablu griegu keramos, que la so raigañu sánscrita significa "quemar". Nel so sentíu estrictu referir a la magre en toles sos formes. Sicasí, l'usu modernu d'esti términu inclúi a tolos materiales inorgánicos non metálicos que se formen por aición del calor (ver sinterización).
Hasta los años 1950-65, los materiales más importantes fueron les magres tradicionales, utilizaes en alfarería, lladriyos, azulexos y similares, xunto col cementu y el vidriu. L'arte tradicional de la cerámica describir en alfarería. Tamién puede buscase la hestoria del rakú, singular téunica milenaria oriental.
Históricamente, los productos cerámicos fueron duros, porosos y fráxiles. L'estudiu de la cerámica consiste nuna gran estensión de métodos p'apangar estos problemes y acentuar les potencialidaes del material, según ufiertar usos non tradicionales. Esto tamién se buscó incorporándoles a materiales compuestos como ye'l casu de los cermets, que combinen materiales metálicos y cerámicos.
Exemplos de materiales cerámicos Nitruro de siliciu (Si3N4), utilizáu como polvu abrasivo. Carburu de boro (B4C), usáu en dellos helicópteros y cubiertes de tanques. Carburu de siliciu (SiC), emplegáu en fornos microondes, en abrasivos y como material refractario. Diboruro de magnesiu (MgB2), ye un superconductor non convencional. Óxidu de cinc (Zn4O), un semiconductor. Ferrita (Fe3O4) ye utilizáu en nucleos de tresformadores magnéticos y en nucleos de memories magnétiques. Esteatita, utilizada como un aislante llétricu. Óxidu d'uraniu (OO2), emplegáu como combustible en reactores nucleares Óxidu d'itriu, bariu y cobre (YBa2Cu3O7-x), superconductor d'alta temperatura. taliu-bariu-calciu
Propiedaes mecániques de la cerámica
Los materiales cerámicos son xeneralmente fráxiles o vidriosos. Cuasi siempres se quebren ante esfuerzo de tensión y presenten poca elasticidá, yá que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otres imperfecciones microscópiques actúen como entallas o concentradores d'esfuerciu, amenorgando la resistencia a los esfuercios mentaos.
El módulu d'elasticidá algama valores bastante altos del orde de 311 GPa nel casu del carburu de titaniu (TIC). El valor del módulu d'elasticidá depende de la temperatura, menguando de forma non llinial al aumentar ésta.
Estos materiales amuesen deformaciones plástiques. Sicasí, por cuenta de la rixidez de la estructura de los componentes cristalinos hai pocos sistemes de deslizamientos pa dislocaciones de movimientu y la deformación asocede de forma bien lenta. Colos materiales non cristalinos (vidriosos), la fluidez mafosa ye la principal causa de la deformación plástica, y tamién ye bien lenta. Aun así, ye omitíu en munches aplicaciones de materiales cerámicos.
Tienen elevada resistencia a la compresión si comparar colos metales inclusive a temperatures altes (hasta 1500 °C). So cargues de compresión los resquiebros incipientes tienden a cerrase, ente que so cargues de traición o cizalladura los resquiebros tienden a dixebrase, dando llugar a quebrar.
Los valores de tenacidá de quebra nos materiales cerámicos son bien baxos (apenes devasen el valor de 1 MPa.m1/2), valores que pueden ser aumentaos considerablemente por aciu métodos como'l reforzamientu por aciu fibres o'l tresformamientu de fase en circonia.
Una propiedá importante ye'l caltenimientu de les propiedaes mecániques a altes temperatures. La so gran durez facer un material llargamente utilizáu como abrasivo y como puntes cortantes de ferramientes.
Comportamientu refractariu thumb|Proteición térmica del tresbordador espacial. Dellos materiales cerámicos pueden soportar temperatures desaxeradamente altes ensin perder la so solidez. Son los denominaos materiales refractarios. Xeneralmente tienen baxa conductividá térmica polo que son emplegaos como aislantes. Por casu, partes de los cohetes espaciales son construyíos d'azulexos cerámicos que protexen la nave de les altes temperatures causaes mientres la entrada a l'atmósfera.
Polo xeneral los materiales cerámicos presenten un bon comportamientu a alta temperatura ente que pueden sufrir frayatos per choque térmicu a temperatures inferiores.
Termofluencia: El caltenimientu de les propiedaes mecániques a altes temperatures toma gran importancia en determinaos sectores como la industria aeroespacial. Los materiales cerámicos tienen polo xeneral una bona resistencia a la termofluencia. Esto ye debíu principalmente a dos factores nel casu de cerámicos cristalinos: altos valores de temperatura de fusión y elevada enerxía d'activación por qu'empiece l'espardimientu.
Choque térmicu: Defínese como la quebra d'un material como resultáu d'un cambéu sópitu de temperatura. Esta variación repentina da llugar a tensiones superficiales de traición que lleven a quebrar. Ente los factores que condicionen la resistencia al choque térmicu toma gran importancia la porosidá del material. Al menguar la porosidá (aumentar la densidá) la resistencia al choque térmicu y les carauterístiques d'aislamientu amenórguense, ente que la resistencia mecánica y la capacidá de carga aumenten. Munchos materiales son usaos n'estaos bien porosos y ye frecuente atopar materiales combinaos: una capa porosa con bones propiedaes d'aislamientu combinada con una delgada chaqueta de material más trupo qu'aprove resistencia, pero non pueden realizase contrastes específicos.
Seique seya sorprendente qu'estos materiales puedan ser usaos a temperatures onde se licúan parcialmente. Por casu, los lladriyos refractarios de dióxidu de siliciu (SiO2), usaos p'anubrir fornos de fundición d'aceru, trabayen a temperatures cimeres a 1650 °C (3000 °F), cuando dalgunos de los lladriyos empiecen a licuarse. Diseñaos pa esa función, una situación ensin respigos requier un control responsable sobre tolos aspeutos de la construcción y usu.
Comportamientu llétricu Una de les árees de mayores progresos cola cerámica ye la so aplicación a situaciones llétrequiers, onde pueden esplegar un sorprendente conxuntu de propiedaes.
Aislamientu llétricu y comportamientu dieléctricu La mayoría de los materiales cerámicos nun son conductores de cargues móviles, polo que nun son conductores de lletricidá. Esto debe a que los enllaces iónico y covalente acuten la movilidá iónico y electrónico, esto ye, son bonos aislantes llétricos. Cuando son combinaos con fuercia, dexa usalos na xeneración d'enerxía y tresmisión.
Les llinies d'alta tensión son xeneralmente sosteníes por torres de tresmisión que contienen discos de porzolana, que son lo suficientemente aislantes como p'aguantar rayos y tienen la resistencia mecánica apropiada como pa sostener los cables.
Una subcategoría del comportamientu aislante ye'l dieléctricu. Un material dieléctrico caltién el campu llétricu al traviés d'él, ensin inducir perda d'enerxía. Esto ye bien importante na construcción de condensadores llétricos.
La cerámica dieléctrica ye usada en dos árees principales: la primera ye la perda progresiva de dielectricidad d'alta frecuencia, usada n'aplicaciones tales como microondes y radiu tresmisores; la segunda, son los materiales con alta dielectricidad constante (ferroeléctricos). Anque la cerámica dieléctrica ye inferior frente a otres opciones pa la mayoría de los propósitos, xeneralmente ocupa estos dos dichos perbién.
Superconductividá So ciertes condiciones, tales como temperatures desaxeradamente baxes, delles cerámiques amuesen superconductividá. La razón exacta d'esti fenómenu nun ye conocida, anque s'estremen dos conxuntos de cerámica superconductora.
El compuestu estequimétrico YBa2Cu3O7-x, xeneralmente embrivíu YBCO o 123, ye particularmente bien conocíu porque ye bono de faer, la so manufactura nun riquir nengún material particularmente peligrosu y tien una transición de temperatura de 90 K (lo que ye cimeru a la temperatura del nitróxenu líquidu, 77 K). La x de la fórmula referir al fechu que tien de ser llixeramente deficiente n'oxíxenu, con un x polo xeneral cercanu a 0.3.
L'otru conxuntu de cerámiques superconductoras ye'l diboruro de magnesiu. Les sos propiedaes nun son particularmente destacables, pero son químicamente bien distintos a cualesquier otru superconductor en que nun ye un complexu d'óxidu de cobre nin un metal. Por cuenta de esta diferencia espérase que l'estudiu d'esti material conduza a la interiorización del fenómenu de la superconductividá.
Semiconductividá Hai ciertu númberu de cerámiques que son semiconductivas. La mayoría d'elles son óxidos de metales de transición que son semiconductores de tipos II-IV, como'l óxidu de cinc.
La cerámica semiconductora ye emplegada como sensor de gas. Cuando dellos gases son pasaos al traviés d'una cerámica policristalina, la so resistencia llétrica camuda. Afaciendo los posibles amiestos de gas, pueden construyise sensores de gas ensin demasiao costu.
Ferroelectricidad, piezoelectricidad y piroelectricidad Un material ferroeléctrico ye aquel que bonalmente tien una polarización llétrica que'l so sentíu puede invertise por aciu aplicación d'un campu llétricu esternu abondo alto (histéresis ferroeléctrica). Estos materiales exhiben múltiples propiedaes derivaes de la so polarización bonal, n'ausencia d'un campu llétricu esternu, y de la posibilidá de la so inversión (memories d'ordenador). La polarización bonal puede modificar por aciu campos llétricos (electrostricción) o de tensiones mecániques (piezoelectricidad) esternos y por aciu variaciones de la temperatura (piroelectricidad). La polarización bonal y la so capacidá de cambéu ye tamién l'orixe de l'alta constante dieléctrica o permitividad de los ferroeléctricos, que tien aplicación en condensadores.
Un material piezoeléctrico ye aquel que, por cuenta de tener una polarización bonal, xenera un voltaxe cuando se-y aplica presión o, inversamente, se deforma so l'aición d'un campu llétricu. Cuando'l campu llétricu aplicáu ye alternu, este produz una vibración del piezoeléctrico. Estos materiales atopen un rangu ampliu d'aplicaciones, principalmente como sensores —pa convertir un movimientu nuna señal llétrica o viceversa—. Tán presentes en micrófonos, xeneradores d'ultrasoníu y mididores de presión. Tolos ferroeléctricos son piezoeléctricos, pero hai munchos piezoeléctricos que la so polarización bonal puede variar pero nun ye invertible y, arriendes d'ello, nun son ferroeléctricos.
Un material piroeléctrico desenvuelve un campu llétricu cuando se calecer. Delles cerámiques piroeléctricas son tan sensibles que pueden detectar cambeos de temperatura causaos pol ingresu d'una persona a un cuartu (aproximadamente 40 microkelvin). Tales dispositivos nun pueden midir temperatures absolutes, sinón variaciones de temperatura y utilícense en visión nocherniega y detectores de movimientu.
Procesáu de materiales cerámicos Les cerámiques non cristalinas (vidriosas) suelen ser formaes de fundiciones. El vidriu ye formáu por cualesquier de los siguientes métodos: sopláu, prensado, laminado, espurríu, coláu o llexáu y galvanizáu.
Los materiales cerámicos cristalinos nun son susceptibles d'un variáu rangu de procesáu. Los métodos emplegaos pal so manexu tienden a fallar nuna de dos categoríes -faer cerámica na forma deseyada, pro reaición in situ, o por formación de polvos na forma deseyada, y depués sinterizados pa formar un cuerpu sólidu. Dellos métodos usaos son un híbridu de los dos métodos mentaos.
Manufactura in situ L'usu más común d'esti métodu ye na producción de cementu y formigón. Equí, los abrasivos deshidratados son entemecíos con agua. Esto da empiezu a les reaiciones de la hidratación, que resulten en cristales grandes, interconeutaos formándose alredor de los agregaos. Pasáu un tiempu, esto resulta nuna cerámica sólida.