Constitución de los materiales cerámicos

Están formados por una combinación de fases cristalinas y/o vítreas Se pueden presentar en función de la aplicación como sólido denso, polvo fino,

película, fibra, etc. Los hay constituidos por una fase cristalina o una fase vítrea, denominándose

monofásicos Los constituidos por muchos cristales de la misma fase cristalina se denominan

policristalinos Los monocristales se refieren a materiales constituidos por un solo cristal de una

única Fase

¿Qué elementos o combinación de elementos forman los materiales Cerámicos?

En general los componentes de los materiales cerámicos, fase(s) cristalina(s) y/o vítrea(s), están formados por elementos metálicos y no metálicos.Los enlaces en las diferentes fases pueden tener desde naturaleza iónica a covalente

¿Qué propiedades tienen los materiales cerámicos?

Las propiedades de los materiales cerámicos cubren un amplio intervalo de necesidades

Propiedades mecánicas Propiedades térmicas Propiedades ópticas Propiedades eléctricas Propiedades magnéticas Propiedades químicas

¿De qué dependen las propiedades de los materiales cerámicos?

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

Átomico Ordenación de átomos, cristalino o amorfo Microestructura Macroestructura

¡Los materiales cerámicos son mucho más !

Aeroespacial : Materiales ligeros de alta resistencia mecánica y de alta temperatura para motores, aviones, revestimientos de lanzadera espacial,...etc

Automatismo : Sensores, componentes de alta temperatura Biomédica : Huesos, dientes, materiales de implante Óptica/Fotónica : Fibras ópticas, amplificadores laser, lentes, ..etc Electrónica: Condensadores, sustratos de circuito integrado, aislantes,..etc Energía : Celdas de combustible sólidas, combustible nuclear

Esquema general del procesado de los materiales cerámicos

Las etapas básicas en la fabricación de productos cerámicos son:

Mezclado y molturación de materias primas Conformación Moldeo Secado Cocción

En función del tipo específico de material cerámico fabricado se introducirán una o varias etapas adicionales:

Montaje en piezas con formas complicadas Esmaltado en cerámicas decorativas o que requieran modificar ciertas propiedades

cerámicas Lavado y molienda en materiales cerámicos pulverulentos, como los pigmentos Cerámicos

Materias primas cerámicas

En las cerámicas tradicionales se utilizan materias primas de depósitos naturales

Arcillas, feldespatos, cuarzo Poco purificadas Se forman multiples fases en la cocción Para cada composición se dan muchas aplicaciones

En las cerámicas técnicas

Las materias primas son de pureza alta Presentan fase única Cada composición tiene una aplicación específica

Curvas esfuerzo-deformación para cerámicos a (a) tensión y (b) compresión.

Aunque los cerámicos soportan más carga a compresión que a tensión, en ambos casos la falla se da en la zona elástica, es decir, presentan falla frágil, en contraste con la falla dúctil de los metales. En la Tabla 6.3 se presentan los valores de módulo elástico E y módulo de ruptura MOR para algunos cerámicos, La Tabla 6.4 presenta los valores del coeficiente de Poisson v para algunos cerámicos también. Tabla 6.3 Módulo elástico E y módulo de rotura MOR para varios cerámicos y vidrios.

Fig. 6.8 El coeficiente de Poisson (v) caracteriza la contracción perpendicular a la dilatación producida por una tensión. Aunque el módulo de Poisson no aparece de forma directa en la curva esfuerzo-deformación, representa, junto con el módulo elástico, la descripción más fundamental del comportamiento elástico de los materiales para ingeniería. La Tabla 6.2 recoge los valores de v para varias aleaciones de uso común. Nótese que los valores caen dentro del estrecho intervalo que va de 0.26 a 0.35.

Comparación del diagrama esfuerzo-deformación para cerámicas, metales, polímeros amorfos, elastómeros y Vidrios.

Crean una cerámica tan fuerte y resistente como el acero

Es muy ligera y podría usarse para fabricar coches y como elemento estructural de edificios sostenibles

Ingenieros del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad de California en Berkeley han ideado una técnica para fabricar cerámicas igual de fuertes y resistentes que el acero.Este nuevo material tiene propiedades mecánicas similares a las del acero y es la cerámica más resistente jamás creada en un laboratorio. Este nuevo método podría ser el punto de partida para usar la cerámica como material estructural en edificios o como chasis de coches ligeros y fuertes. Para ello ha imitado la estructura del nácar un material poroso pero enormemente resistente,, que se encuentra en la cocha de algunos crustáceos, y que se caracteriza por ser porosa y tremendamente resistente. Para biomimetizar, los científicos han creado una serie de microcapas de óxido de aluminio entre las que han infiltrado un polímero que actúa como pegamento y que impide que el nuevo material se haga pedazos, como las cerámicas convencionales. Pese a que la investigación está todavía en una fase incipiente, sus creadores esperan que esta cerámica pueda aplicarse en cosas hasta ahora impensables, como para fabricar la estructura de un coche o como elemento estructural de edificios energéticamente eficientes. Por Raúl Morales.