Materiales Cerámicos: Propiedades, Tipos y Aplicaciones Avanzadas

Escrito el 23 de Febrero de 2025 en español con un tamaño de 5,23 KB

Materiales Cerámicos: Una Visión Completa

Los materiales cerámicos se distinguen por su:

Las cerámicas tradicionales son productos inorgánicos no metálicos, caracterizados por enlaces iónicos o covalentes. Presentan:

Sílice (SiO2): Componente principal del vidrio, cerámicas blancas, refractarias y abrasivos. Bajo costo y estabilidad química.
Feldespato (KAlSi3O8): Ampliamente utilizado.
Alúmina (Al2O3): Otro componente clave.
Carburo de silicio (SiC): No existe como mineral. Se produce a altas temperaturas (arena + coque).
Arcilla: La proporción de hierro influye en su color:
- Blanquecino: Moderada proporción de hierro.
- Rojo: Poca alúmina, rica en hierro.
- Rojo claro: Poca alúmina, rica en hierro y cal.

Artículos de loza: Baja porosidad. Se utiliza esmalte o barniz para impermeabilizar.
Ladrillos y tejas: Fabricados con arcilla de bajo costo. Proceso de moldeo y cocción.
Refractarios: Resisten altas temperaturas y corrosión. Actúan como aislantes.
Abrasivos.
Gres: Baja porosidad, resistente a la abrasión, flexión, agentes atmosféricos, ácidos y temperaturas extremas. Impermeable.
Cerámicos esmaltados: Dos capas: arcilla y esmalte.
Azulejos: Requieren dos cocciones.

Los vidrios son materiales no cristalinos. Su composición principal es SiO2 (cuarzo o sílice vítrea).

Temperatura de transición vítrea (Tg): Temperatura a la cual un líquido subenfriado se transforma en vidrio.

Ventanas: Compuestas de sosa, cal, sílice y MgO (para evitar la cristalización y mejorar la durabilidad). Ofrecen aislamiento acústico, resistencia al fuego y a las heladas, y evitan la condensación.
Envases: Se enfrían a alta velocidad. Presentan estabilidad química.
Bombillas: Fabricadas con vidrio fino.
Artículos para laboratorio.
Fibras de vidrio: Utilizadas para reforzar plásticos. Fibras ópticas con alto índice de refracción.
Vidrios ópticos: Para lentes e instrumentos ópticos, con diferentes índices de refracción.
Vitrocerámicas: Combinación de vidrio y cerámica. Resistentes al choque térmico, opacas, sin dilatación térmica y con alta resistencia mecánica.

Grafito: Forma cristalina del carbono. Aumenta su resistencia con la temperatura. Buen conductor eléctrico y térmico. La conductividad mejora con un menor tamaño de grano.
Fibras de carbono: Alta resistencia. Utilizadas en artículos deportivos.
Espuma de carbono: Microcelular, isotrópica y magnética. Aplicaciones en biomedicina (inyección en sangre).
Diamante: Material muy duro pero frágil. Utilizado en herramientas de corte, abrasivos y rectificado.
Fullerenos: Tercera forma estable del carbono. Buenos lubricantes y muy conductores.
Grafeno y nanotubos: El grafeno es un conductor eléctrico y transparente. Los nanotubos se forman enrollando láminas de grafeno.

Las cerámicas avanzadas se desarrollan sintéticamente combinando carbono con otros elementos. Tipos:

Propiedades:

Carburo de silicio (SiC): Resistente a altas temperaturas. Primer abrasivo artificial. Uso en válvulas y turbinas.
Nitruro de silicio (Si3N4): Para trabajos a altas temperaturas. Resistente a la oxidación, desgaste, choque térmico, abrasión y corrosión. Uso en válvulas, pistones y levas.
Zirconia (ZrO2): Baja conductividad térmica. Buen aislante. Color azul. Uso en piezas de automoción.
Compuestos de matriz cerámica:
- Fibras metálicas: Se oxidan fácilmente. Baja resistencia. Resistentes al choque.
- Fibras de carbono: Aportan rigidez y resistencia.
- Fibras cerámicas: Mayor resistencia a la oxidación que las anteriores.

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