Anterior
Següent

6. Materials ceràmics. vidres

Els materials ceràmics són aquells productes (peces, components, dispositius, etc.) constituïts per compostos inorgànics, no metàl·lics, la característica fonamental és que són consolidats mitjançant tractaments tèrmics a altes temperatures.


En relació amb els materials ceràmics avançats, cal tenir present que estan constituïts pels mateixos elements que els materials ceràmics tradicionals, després no són nous materials, sinó que són nous productes que tenint una constitució mineralògica anàloga als ceràmics tradicionals, presenten, sense això, unes propietats molt superiors a les d'aquests últims.


Els materials ceràmics tradicionals estan fabricats amb matèries primeres de jaciments naturals, amb o sense procés de beneficiación per eliminar impureses per tal d'augmentar la seva puresa, com ara els materials argilosos.

Les seves característiques més importants són:

  • El conformat pot ser manual i el procés de cocció es realitza en forns tradicionals (forn túnel, forns ascendents, etc.).
  • La microestructura de la majoria dels materials ceràmics tradicionals presenta una mida de gra gruixut i una alta porositat, visible al microscopi òptic de no molts augments (La microestructura es pot estudiar o observar a nivells de microscòpia òptica).
  • La densitat arriba únicament a aconseguir valors de l'ordre del 10 al 20% menor que la densitat teòrica del material.
  • El nivell dels defectes en un material ceràmic tradicional és de l'ordre de mil·límetres.

Les ceràmiques tradicionals poden definir-se com aquelles que comprenen les indústries que tenen com a base als silicats, principalment els materials argilosos, els ciments i els vidres de silicats.Entre les ceràmiques tradicionals poden citar-se: els atuells de fang cuit, la porcellana, les rajoles, les teules, els vidres, etc.


Els materials ceràmics avançats estan fabricats amb matèries primeres artificials que han patit un important processat químic per aconseguir una puresa alta i una millora de les seves característiques físiques.

Les seves característiques més importants són:

  • El procés de conformat es realitza amb equips sofisticats, que inclouen la utilització d'alta temperatura i pressió.
  • La microestructura és de gra fi i s'ha de resoldre o estudiar per mitjà de la microscòpia electrònica.
  • La densitat arriba a assolir valors de l'ordre del 99 o 100% de la densitat teòrica del material.
  • El nivell dels defectes en un material ceràmic avançat és de l'ordre de les micres.

Així, els materials ceràmics avançats o els nous materials ceràmics són aquells productes dels quals s'espera que, depenent de les matèries primeres i composicions utilitzades, posseeixin: excel·lents propietats mecàniques sota condicions extremes de tensió, altes resistències al desgast o excel·lents propietats elèctriques, magnètiques o òptiques o bé excepcional resistència a altes temperatures i ambients corrosius (altes resistències a l'atac químic).

Els materials ceràmics avançats es poden definir per les tres característiques següents:

  1. Per a la seva fabricació s'usen matèries primeres d'alta puresa (99,99%), amb composició química i propietats morfològiques controlades.
  2. El processat està subjecte a un control precís, tant en el conformat com en la cocció.
  3. Els productes tenen una microestructura ben controlada, que assegura la seva alta fiabilitat o resposta a la utilització per a la qual ha estat dissenyada.

Les propietats enumerades anteriorment fan que les ceràmiques avançades siguin útils com a components de motors, cremadors, intercanviadors de calor, etc. Per les seves propietats elèctriques són útils com capacitadors piezoelèctrics, termistors, substrats de circuits integrats, aïlladors, suports de semiconductors, condensadors d'alta tensió, etc. Per les seves propietats òptiques s'utilitzen com a finestres d'infraroigs, construcció de làsers i de llums de sodi d'alta pressió. Per la seva duresa i resistència a l'abrasió troba utilitat com a eines de tall. D'altra banda, molts d'ells són biocompatibles i poden ser utilitzats en el camp de la medicina com implants ossis (ossos i ròtules).


Tejascerámicas avanzadas

Figura: Imatge a Wikimedia Commons de
Loadmaster sota CC .

Figura: Imatge a Wikimedia Commons de
Materialscientist sota Domini Públic.



El nombre de materials ceràmics diferents és molt elevat, però tots ells tenen una sèrie de característiques en comú:

  • Són materials durs i fràgils.
  • Són molt resistents al desgast, per això, es fan servir per fabricar eines de tall.
  • Són molt resistents a la oxidació n ia la corrosió.
  • Són inerts i biocompatibles, per aquest motiu siguin molt útils en la fabricació de pròtesis i articulacions en medicina.
  • Posseeixen punts de fusió alts, motiu pel qual resisteixen temperatures més elevades que els metalls.
  • Són econòmics, pel fet que la matèria primera de la qual estan compostos és molt barata, encara que el seu procés de fabricació resulti elevat.
Vidre
El vidre és reciclable sense límit de vegades, quan es recicla no perd les seves propietats, estalviant-al voltant del 30% d'energia respecte al vidre nou. Per a això se separa i classifica segons el seu color en tres grups: verd, ambre i transparent. El material aliè ha de ser separat, tapes metàl·liques i etiquetes, després el vidre és triturat i fos juntament amb sorra, hidròxid de sodi i la calcària.

Figura: Imatge a Flickr de
cervus sota CC.

Figura: Imatge a Flickr de
vjbp56 sota CC.

Figura: Imatge a Flickr de
Stewf sota CC.




El vidre s'obté d'una barreja de sorra de sílice (SiO2), amb fundents (Na2CO3), i estabilitzants, com calcària (CaCO3), s'afegeixen, cada vegada en major mesura, cascs de vidre procedent d'envasos de vidre reciclat, la barreja fon al voltant de 1.500 ºC. Al vidre així obtingut se li dóna forma per laminació.

És un material inorgànic, amorf, transparent, dur i fràgil, emprat per fabricar una gran quantitat de productes, finestres, lents, ampolles, ...




Anterior
Següent