Explorando las Propiedades y Aplicaciones de los Materiales Cerámicos Avanzados

Materiales Cerámicos: Propiedades y Aplicaciones

1. Arcillas

Compuestos por silicatos de aluminio hidratados, sílice y feldespato. Se trabajan en fresco para conseguir forma y se calientan para endurecer.

• Propiedades: Hidroplasticidad, se funden en un amplio intervalo de temperaturas.

2. Cerámicos (Compuestos Puros o Casi Puros)

• Limitaciones: Fragilidad, coste elevado, diseño condicionado.
• Propiedades Químicas: Elevada estabilidad química.
• Biomateriales: Alta estabilidad química y dimensional (Ejemplo: Zirconia).
• Propiedades Térmicas: Baja conductividad térmica, alta resistencia al calor, bajo coeficiente de dilatación, elevado punto de fusión.
• Cerámicos Refractarios: Utilizados para revestimiento de hornos. Soportan grandes esfuerzos a elevadas temperaturas.
• Propiedades Magnéticas: Generalmente no presentan propiedades magnéticas.
• Cerámicos Ferromagnéticos: Mezcla de Fe₂O₃ con óxidos en forma de polvo. Poseen alta permeabilidad magnética y son simultáneamente magnéticos y no conductores.
• Cerámicos Abrasivos: Caracterizados por su gran dureza y extremos cortantes y afilados.

3. Aplicaciones Eléctricas

Los cerámicos suelen ser aislantes eléctricos.

• Cerámicos Dieléctricos: Actúan como aislantes en líneas de alta tensión, aislantes de alúmina cristalina, etc.
• Cerámicos Piezoeléctricos: Cada celda unitaria actúa como un pequeño dipolo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es reversible: al someter el material cristalino a un campo eléctrico, se deforma; al someterlo a una fuerza mecánica, se deforma y se polariza.
• Cerámicos Piroeléctricos: Las variaciones de temperatura alteran las fuerzas eléctricas del cristal, provocando cambios en los valores de momento dipolar del material. Se utilizan como detectores de radiación electromagnética.
• Cerámicos Semiconductores: Contienen elementos de transición. Uno de los más importantes son los óxidos metálicos (MX).

4. Propiedades Mecánicas

• Elevada dureza.
• Elevada resistencia a compresión.
• Fracturan fácilmente con muy poca absorción de energía.
• Baja tenacidad.

El fallo mecánico se atribuye a los defectos estructurales. La porosidad deteriora la resistencia a la flexión. La tenacidad aumenta con el tamaño de grano, la cantidad de fase intergranular y la relación de aspecto.

5. Cermets (Materiales Metalocerámicos)

Pueden ser compactos o porosos. Pueden contener más de un constituyente y su composición puede variar. Ofrecen la capacidad de soportar altas temperaturas, elevada resistencia mecánica, ductilidad y tenacidad.

6. Vidrios

Son materiales cerámicos no cristalinos, obtenidos a partir de la fusión de materiales inorgánicos. Su principal componente estructural es la sílice.