Una introducción en los Materiales Cerámicos

Una Introducción en los Materiales Cerámicos

1.1. GENERALIDADES.

Definiciones.

En primera aproximación puede decirse que los materiales cerámicos son aquellos materiales químicamente definidos como inorgánicos y no metálicos, sin embargo, esta definición engloba a las rocas y a muchos minerales que se encuentran en la naturaleza que no son considerados como cerámicos [3].

Pueden ser definidas también, como un compuesto sólido que se obtiene por la aplicación de calor y en ocasiones con la combinación de calor y presión, comprimiendo por lo menos dos elementos con la condición que uno de ellos es un no-metal o un elemento sólido no–metálico. El otro elemento(s) puede ser un metal(s) u otro elemento sólido no-metálico [4].

Un concepto un tanto simple fue dada por Kingery, quien señala que "una cerámica es un sólido inorgánico no-metálico" [5]. En otras palabras lo que no es un metal, un semiconductor o un polímero, es una cerámica.

En general, se consideran únicamente como materiales cerámicos aquellos que han sido producidos por el hombre de forma artificial. Etimológicamente, cerámica es un término que viene del griego keramos, cuyo significado puede traducirse como hacer alfarería.

El término cerámica se utilizaba en el pasado para referirse al arte de producir artículos mediante la técnica de la alfarería. Las cerámicas tradicionales son materiales dedicados en general a la construcción (arcillas, cemento, gres…) y a usos aplicados en el hogar y la industria (loza, porcelana…). En la actualidad se incluye dentro de los materiales cerámicos a los óxidos, carburos, nitruros, boruros, y compuestos de ellos. Mientras que las cerámicas tradicionales tienen más de 3 000 años de antigüedad, la existencia de los compuestos cerámicos es mucho más reciente, sin que en muchos casos supere los 30 años. Las compuestos cerámicos se han desarrollado, modificando mediante nuevas técnicas de producción, alguno de los diferentes niveles de la estructura del material, desde el nivel atómico y la microestructura hasta la forma definitiva del componente.

Uno de los usos que más auge está experimentando actualmente es el empleo de materiales cerámicos como componentes estructurales. Las cerámicas estructurales son aquellas en las que la mejora de las propiedades se ha centrado en los aspectos mecánicos. Estos usos requieren materiales con alta resistencia en diversas condiciones ambientales, capaces de soportar elevadas temperaturas y resistentes a la corrosión y oxidación [6].

Los materiales cerámicos ofrecen una sustancial rebaja en el peso frente a otros materiales como los metales y cubren un amplio espectro de usos tan dispares como componentes de vehículos espaciales o implantes dentales [7].

En 1822 por primera vez se hicieron refractarios de sílice. Aunque ellos contenían arcilla, el proceso cerámico tradicional de modelado, secado, y horneado fue usado para hacerlos. Así el término "cerámica", mientras mantenía su sentido original de un producto hecho de la arcilla, empezó a incluir otros productos hechos por el mismo proceso industrial. El campo de los cerámicas puede ser definido como "el arte y ciencia de hacer y usar el artículos sólido que contienen como su componente esencial un cerámica" [6]. Esta definición abarca la purificación de las materias primas, el estudio y producción de los compuestos químicos involucrados en su composición y el estudio de la estructura, composición y propiedades

Tipos de cerámicas y sus aplicaciones.

Usando la definición dada en el epígrafe anterior se puede observar la larga lista de materiales cerámicos. Las aplicaciones para estos materiales es muy diversa, desde los ladrillos y azulejos a los componentes electrónicos y magnéticos. Estas aplicaciones usa la amplia gama de propiedades exhibida por las cerámicas. Algunas de estas propiedades se pueden observar en la Tabla 1.1 con ejemplos de cerámicas específicas y aplicaciones. Las funciones de los productos cerámicos van a depender de su la composición química y la microstructura que a van determinar sus propiedades. El elemento principal del diseño en la ciencia e ingeniería de materiales es la relación mutua entre la estructura y las propiedades.

Adicionalmente se puede encontrar que se pueden dividir las cerámicas de acuerdo con sus propiedades y aplicaciones y que es común la clasificación de ellas en tradicionales o avanzadas. Las cerámicas tradicionales incluyen los artículos del gran volumen como son los ladrillos, azulejos, la taza de baño y alfarería. Las cerámicas avanzadas incluyen los materiales más nuevos como el receptor láser, las cerámicas piezoeléctricas, las cerámicas para las memorias de acceso aleatorio (DRAMs), etc. frecuentemente producidas en pequeñas cantidades con los precios más altos.