05 Materiales Ceramicos 3

MATERIALES
CERÁMICOS
MATERIALES CERÁMICOS
 Materiales inorgánicos que presentan enlaces de tipo iónico y
covalente
Son materiales que desempeñan un gran papel en tecnologías

como electrónica, magnetismo, óptica y energía; y como tal tienen una
gran aplicación.
La mayoría de los materiales cerámicos presentan buena

resistencia a la compresión, pero no tienen ductilidad a la tensión y
altos puntos de fusión por el tipo de enlace que presentan
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Son naturalmente formados.
Inorgánicos.
Poseen una composición química definida.
Materialmente homogéneos.
Cristalinos (con estructura atómica ordenada)
amorfos (sin estructura cristalina, por ejemplo los

vidrios naturales).
La mayoría de los minerales son cristales

Resistencia a altas temperaturas
Resistencia a la corrosión y otros agentes

químicos
Capacidad de aislamiento térmico y eléctrico
Resistencia a la abrasión o desgaste
Transparencia, absorción, reflexión,

transmisión
Alta porosidad: 20 -25%

Comparación entre metales y
materiales cerámicos
Metales Cerámicas
Estructura cristalina Estructura cristalina
Muchos electrones libres Electrones "fijos"
Enlace metálico Enlace iónico y/o covalente
Buena conductividad eléctrica Malos conductores
Opacos Transparentes
Atomos uniformes Atomos de diferente tamaño
Gran resistencia a tensión Pobre resistencia a tensión
Dúctiles Frágiles
Flujo plástico Sin plasticidad
Buena resistencia a impacto Pobre resistencia a impacto
Peso relativamente elevado Más livianos
Dureza moderada Dureza extrema
No porosos Altamente porosos
Alta densidad Baja densidad
Los materiales cerámicos pueden ser inorgánicos policristalinos y

de un solo cristal, vidrios inorgánicos amorfos y vitrocerámicos
Los cerámicos se pueden clasificar de acuerdo a la clase de sus

compuestos químicos (óxidos, carburos, nitruros, sulfuros, etc) o de su
función principal
 Como recubrimientos, vidriados (aplicados a vidrios) esmaltes

(aplicados a objetos metálicos)
La resistencia de los cerámicos depende de la distribución de los tamaños

de los defectos, no se ve afectada por el mov de las dislocaciones
ALGUNOS PRODUCTOS CERÁMICOS
Especial Vidrios
pulido
Porcelanas (óptica)
Corte estructurales ácidos Vitro-cerámicos
Cerámicos
refractarios básico
•Ladrillos alta Tº
sílice
Arcilla refractaria
COMPORTAMIENTO DE LOS CERÁMICOS
Refractario
Tienen baja conductividad térmica y como tal, son empleados como

aislantes térmicos
Los refractarios no se deben ablandar o derretir y se deben mantener

sin reacciones bajo las temperaturas de uso.
Otra característica importante es su porosidad. Esta debe ser lo menor

posible para que incremente su resistencia al choque térmico
Dieléctrico
Son materiales que mantienen el campo magnético a través de él, sin
inducir pérdida de energía; lo que es muy importante en la construcción
de condensadores eléctricos.
No conducen la electricidad
Superconductividad
Materiales que presentan orientación de espines de tal forma que
permite una gran conducción de carga eléctrica con resistencia
eléctrica cero, lo cual es obtenido por medio de programación
criogénica
El compuesto estequimétrico YBa2Cu3O7-x, (YBCO o 123), tiene una

transición de temperatura de 90 K (lo que es superior a la
temperatura del nitrógeno líquido, 77 K)
Semiconductividad
La mayoría de ellos son óxidos de metales de transición
Presentan una conductividad eléctrica inferior a la de los metales, la

cual es sensible al grado de impurezas presentes en el material.
Intrínseca: comportamiento electrónico basado en la estructura

electrónica del material
Extrínseca: comportamiento electrónico definido por la presencia de

impurezas
Piezoelectricidad
Posee polarización espontánea
Generan un voltaje cuando se le aplica presión o, se deforma bajo la

acción de un campo eléctrico.
Cuando el campo eléctrico aplicado es alterno, este produce una

vibración del piezoeléctrico.
Estos materiales encuentran un rango amplio de aplicaciones,

principalmente como sensores -para convertir un movimiento en una
señal eléctrica o viceversa-.
CLASIFICACIÓN DE LOS CERÁMICOS
Cerámicas Tradicionales
Son una mezcla de óxidos y arcillas, su aglutinamiento se realiza a

altas temperaturas. Ej: Arcillas (alúmino-silicatos), feldespato, sílice
Aplicaciones: productos de la industria alfarera y de la construcción

(porcelanas, tejas, ladrillos, etc.)
CLASIFICACIÓN DE LOS CERÁMICOS
PROCESAMIENTO DE LOS
Síntesis de los polvos cerámicos
Trituración y secado
Conformado de los polvos en verde
Sinterizado
Procesamiento secundario
Producto final
MOLDEO EN CINTA
Se obtienen cintas cerámicas delgadas (3 – 100 µm), actualmente se emplean

lodos basados en agua. Un capacitor moderno esta compuesto por
aproximadamente 100 capas de hojas delgadas de dieléctrico cerámico
separadas por capas de electrodos.
MOLDEO POR ESCURRIMIENTO
Un lodo conocido como barbotina es vaciado en un molde de yeso, cuando el

agua sale por efecto capilar se crea una masa gruesa a lo largo de la pared del
molde.
PROCESAMIENTO DE CERAMICOS CRISTALINOS
(a) compresión, (b) prensado isostático, (c) extrusión, (d) moldeo por tarraja, y
(e) moldeo por escurrimiento.
VIDRIOS
VIDRIOS
Material no cristalino basados en sílice u otros compuestos (sulfuros,
fluoruros y otras aleaciones)
Es un material metaestable que se ha endurecido y se ha hecho rígido

sin cristalizar
Es un líquido subenfriado por debajo de la temperatura de

vitrificación
MANUFACTURA DE VIDRIOS
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Procesado por soplado

COMPOSICIONES Y DIAGRAMAS DE FASES
La mayoría de los
vidrios cciales se
fabrican con sílice
y se le agregan
modificadores
APLICACIONES
Aislantes Térmicos
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
PANTALLA TÁCTIL COREANA
En la actualidad, y superando todos los récords anteriores dentro de la
síntesis del grafeno en el laboratorio, un grupo de investigadores de
Samsung y de la Universidad Sungkyunkwan, en Corea, ha producido
una capa continua de grafeno puro del tamaño de una televisión grande,
imprimiéndolo a través de rodillos colocados en la parte superior de una
hoja de poliéster flexible y transparente de 63 centímetros de ancho
APLICACIONES
Componentes de motores
Rotor (Alúmina)
Engranajes (Alúmina)
APLICACIONES
Turbocargador
Rotor Cerámico
APLICACIONES
Discos de freno cerámicos
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
APLICACIONES
ALOTROPÍA o POLIMORFISMO
Esta propiedad permite realizar tratamientos térmicos
2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante

Las formas alotrópicas de
un elemento presentan
diferentes valores en sus
propiedades, como el
color, brillo, densidad,
dureza, olor y
conductividad eléctrica y
térmica.
Otros elementos que

presentan alotropía son el
hierro, el fósforo, el azufre y
el estaño.
Capacidad de un material sólido de existir en más de una forma o estructura cristalina,

todas ellas con la misma composición de elementos químicos.
GRAFENO
El grafeno es una alotropía del carbono; la cual consiste en un teselado
hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos de
carbono y enlaces covalentes que se formarían a partir de la
superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.
El nombre proviene de GRAFITO + ENO. En realidad, la estructura del

grafito puede considerarse como una pila de un gran número de láminas
de grafeno superpuestas. Los enlaces entre las distintas capas de
grafeno apiladas se debe a fuerzas de Van der Waals e interacciones
entre los orbitales π de los átomos de carbono.
PROPIEDADES
•Algunos científicos de la Universidad de Illinois en Michigan aseguran que
el grafeno tiene propiedades de autoenfriamiento.
•Alta conductividad térmica y eléctrica.
•Alta elasticidad y dureza.
•Resistencia (200 veces mayor que la del acero).
•Soporta la radiación ionizante.
•Es capaz de lograr adherencia de otras partículas.
•Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible. (Se puede
enrollar)
•Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.
•Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.
•Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

DETECTORES Y SENSORES
Si una molécula de un gas entra en contacto con el
grafeno, éste sufre un cambio en la resistencia
eléctrica. Un grafeno perfecto, gracias a su gran
conductividad, es muy sensible al cambio y puede
detectar moléculas individuales de gas.
Velocidad de Proceso
Se podrían lograr microprocesadores de hasta un Tera
Hertz (cientos de veces mas rápido de lo que
teóricamente podría llegar a ser uno de silicio como
máximo)ver el post que hice al respecto “Adiós Silicio,
Hola Grafeno, nuevos chips ultra rápidos”.
EXPLICACIÓN DE LAS APLICACIONES

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MATERIALES

Son materiales que desempeñan un gran papel en tecnologías

La mayoría de los materiales cerámicos presentan buena

Poseen una composición química definida.

Cristalinos (con estructura atómica ordenada)

amorfos (sin estructura cristalina, por ejemplo los

La mayoría de los minerales son cristales

Resistencia a la corrosión y otros agentes

Capacidad de aislamiento térmico y eléctrico

Resistencia a la abrasión o desgaste

Transparencia, absorción, reflexión,

Alta porosidad: 20 -25%

Los materiales cerámicos pueden ser inorgánicos policristalinos y

Los cerámicos se pueden clasificar de acuerdo a la clase de sus

 Como recubrimientos, vidriados (aplicados a vidrios) esmaltes

La resistencia de los cerámicos depende de la distribución de los tamaños

Corte estructurales ácidos Vitro-cerámicos

Tienen baja conductividad térmica y como tal, son empleados como

Los refractarios no se deben ablandar o derretir y se deben mantener

Otra característica importante es su porosidad. Esta debe ser lo menor

El compuesto estequimétrico YBa2Cu3O7-x, (YBCO o 123), tiene una

Presentan una conductividad eléctrica inferior a la de los metales, la

Intrínseca: comportamiento electrónico basado en la estructura

Extrínseca: comportamiento electrónico definido por la presencia de

Generan un voltaje cuando se le aplica presión o, se deforma bajo la

Cuando el campo eléctrico aplicado es alterno, este produce una

Estos materiales encuentran un rango amplio de aplicaciones,

Son una mezcla de óxidos y arcillas, su aglutinamiento se realiza a

Aplicaciones: productos de la industria alfarera y de la construcción

Conformado de los polvos en verde

Se obtienen cintas cerámicas delgadas (3 – 100 µm), actualmente se emplean

Un lodo conocido como barbotina es vaciado en un molde de yeso, cuando el

Es un material metaestable que se ha endurecido y se ha hecho rígido

Es un líquido subenfriado por debajo de la temperatura de

Procesado por soplado

2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante

Otros elementos que

Capacidad de un material sólido de existir en más de una forma o estructura cristalina,

El nombre proviene de GRAFITO + ENO. En realidad, la estructura del

•Alta conductividad térmica y eléctrica.

•Alta elasticidad y dureza.

•Resistencia (200 veces mayor que la del acero).

•Soporta la radiación ionizante.

•Es capaz de lograr adherencia de otras partículas.

•Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.

•Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.

•Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

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