Materiais cerâmicos: características, tipos, exemplos - Ciência - 2023

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o Materiais cerâmicos Eles são todos aqueles sólidos inorgânicos não metálicos que se caracterizam por terem uma mistura de ligações iônicas e covalentes e por serem forjados em fornos a temperaturas muito altas. Suas aparências são variadas, apresentando texturas argilosas, transparentes, vítreas, coloridas, etc., que compartilham uma dureza incomum em comum.

Quimicamente, a cerâmica consiste essencialmente em óxidos, carbonetos e nitretos, abrangendo assim infinitas possibilidades e composições de mistura. Sempre estiveram presentes na história da humanidade, desde a argila, os tijolos, a cerâmica e a porcelana, até os azulejos supercondutores e refratários utilizados em sofisticadas aplicações tecnológicas.

Nas nossas casas, os materiais cerâmicos constituem as telhas dos pisos e tectos, a barro das louças, os vidros das janelas, a dureza das sanitas e pias, até o cimento e todas as pastas solidificadas que serviram para construir os edifícios que nós habitamos.

Os materiais cerâmicos também estão presentes em dispositivos como relógios de quartzo, computadores, televisores, microfones, e também são elementos indispensáveis na aeronáutica e na arquitetura. Seus usos tão variados e díspares apenas refletem a grande diversidade entre as propriedades das diferentes cerâmicas.

Propriedades dos materiais cerâmicos

Como existem tantas cerâmicas, é difícil estabelecer propriedades que possam descrever todas elas, pois sempre haverá várias exceções. No entanto, a maioria compartilha as seguintes propriedades gerais em comum:

Fragilidade

As estruturas cristalinas de materiais cerâmicos não podem ser moldadas para neutralizar elasticamente as forças físicas que buscam quebrar seus sólidos. Portanto, eles são frágeis, frágeis.

Dureza

As ligações em materiais cerâmicos são muito fortes, então seus átomos estão firmemente confinados em suas respectivas posições. Isso lhes confere grande dureza, mesmo quando são sólidos quebradiços.

Condutividades térmicas e elétricas

Os materiais cerâmicos geralmente não são bons condutores de calor ou eletricidade, por isso se comportam como isolantes. No entanto, muitas cerâmicas contradizem essa característica, incluindo excelentes condutores térmicos e elétricos, bem como semicondutores.

Força compressiva

Os materiais cerâmicos são fracos à compressão, o que os torna sólidos fracos.

Insensibilidade Química

As cerâmicas se destacam por serem sólidas consideravelmente inertes, resistindo a solventes orgânicos e substâncias corrosivas sem perder sua qualidade.

Transparência

Muitas cerâmicas são transparentes, embora existam também as translúcidas e opacas.

Sólidos refratários

Uma das principais características dos materiais cerâmicos é a sua elevada resistência térmica, uma vez que fundem a temperaturas muito elevadas. É por isso que são considerados sólidos refratários, feitos para suportar chamas e temperaturas acima de 1.000 ° C.

Durabilidade

Os materiais cerâmicos são caracterizados por serem muito duráveis. Prova disso vemos perfeitamente nos tijolos de construções antigas, bem como nos ladrilhos, que resistem ao atrito dos móveis ao serem arrastados, aos golpes dos objetos que caem sobre eles, ao longo dos anos. passos, etc.

Tipos de materiais cerâmicos

Tal como acontece com as características, não é fácil classificar materiais cerâmicos de forma satisfatória e definitiva. É por isso que os tipos em que as cerâmicas são normalmente classificadas serão expostos aqui.

Cristalino

Cerâmicas cristalinas são todas aquelas obtidas por queima e por processos múltiplos, como a sinterização, que consiste na compactação dos pós produzidos para formar um sólido final.

Suas estruturas são ordenadas, sejam elas cristais iônicos ou redes tridimensionais de ligações covalentes.

Não cristalino

Cerâmicas não cristalinas são todas aquelas com aparência vítrea, razão pela qual são de vidro. Em termos gerais, são obtidos solidificando e resfriando os sólidos fundidos que se misturam para dar origem ao material cerâmico. Suas estruturas são confusas, amorfas.

Tradicional e moderno

Os materiais cerâmicos também podem ser classificados como tradicionais ou modernos.

Os tradicionais são todos aqueles que são conhecidos há milênios e são feitos de argila ou sílica, destacando argilas e porcelanas juntamente com suas variantes.

Em vez disso, os modernos são aqueles que vêm surgindo há 100 anos devido às novas demandas tecnológicas e industriais. Entre eles temos carbonetos, semicondutores e cerâmicas compostas.

Formulários

Produtos cerâmicos

Existem inúmeros produtos cerâmicos para uso doméstico ou especializado:

Tijolos, tubos, ladrilhos, pisos de apartamentos.

Radiadores a gás, forro de fornalhas.
Utensílios de cozinha: facas, azulejos, pratos.

Cerâmica técnico-avançada: proteção balística, blindagem veicular, implantes biomédicos, ladrilhos cerâmicos do ônibus espacial.

Remédio

Cerâmicas, especificamente óxidos de titânio e zircônio, podem ser utilizadas como biomateriais na suplantação de dentes e ossos.

Usinagem

Alguns materiais cerâmicos são extraordinariamente duros, por isso são usados para fazer brocas e ferramentas de corte, com as quais metais ou outros sólidos são usinados, cortados e moldados. Da mesma forma, são geralmente materiais abrasivos, com os quais várias superfícies são polidas.

Motores elétricos

Os motores elétricos são compostos por ímãs feitos de ferrita cerâmica.

Óptica

Existem materiais cerâmicos que possuem propriedades fosforescentes e, portanto, são usados em dispositivos eletrônicos para produzir lâmpadas LED.

Isolantes

Por serem maus condutores de calor ou eletricidade, são usados como isolantes, por exemplo, em recipientes de alimentos para mantê-los aquecidos por mais tempo, ou em transformadores e geradores elétricos para controlar altas tensões.

Exemplos de materiais cerâmicos

Finalmente, vários exemplos de materiais cerâmicos serão listados, a maioria deles sendo modernos:

-Ao₂OU₃, alumina

-Sim₃N₄, nitreto de silício

-TiN, nitreto de titânio

-Grafite

-Diamante

-Sim₂, sílica

- Vidro pirex

-ITE, óxido de estanho e índio

-Safira

-Fibras ópticas

-Condenar₃, trióxido de rênio

-GaN, nitreto de gálio

-SiC, carboneto de silício

-ZrO₂, zircônia ou dióxido de zircônio

-Grés

-B₄C, carboneto de boro

-MoSi₂, dissilicida de molibdênio

-YBCO ou YBa₂Cu₃OU₇, óxido de ítrio, bário e cobre

-Batio₃, titanato de bário

-Óxidos de boro

-BN, nitreto de boro

-MgB₂, diboreto de magnésio

-Sialon, oxinitreto de alumínio e silício

-UO₂, óxido de urânio

-ZnO, óxido de zinco

-SrTiO₃, titanato de estrôncio

-CdS, sulfeto de cádmio

-MgNb₂OU₉Pb₃, niobato de chumbo e magnésio

-Zeólitos

Cerâmicas à base de óxido podem ser estruturalmente complexas, incluindo sólidos não estequiométricos e combinações infinitas. Da mesma forma, os exemplos citados podem ou não ser dopados com átomos metálicos, metalóides ou não metálicos, o que modifica suas propriedades e, portanto, suas aplicações finais.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2020). Ceramic. Recuperado de: en.wikipedia.org
Chris Woodford. (1 de setembro de 2019). Cerâmica. Recuperado de: explainthatstuff.com
Barry Carter e M. Grant Norton. (2007). Ciência e Engenharia de Materiais Cerâmicos. Springer.
Dr. Ian Brown. (2020). O que são cerâmicas? Recuperado de: sciencelearn.org.nz