Los materiales cerámicos se refieren a los materiales como los ladrillos, loza, vidrio que carece de conductividad térmica y eléctrica, sin embargo, sus características es poseer resistencia y dureza. Estos materiales son considerados los más antiguos elaborados por el hombre. Históricamente, data de la época Neolítica, la primera sociedad en desarrollar métodos para fabricar la cerámica fue el chino, trasladando el conocimiento a India, Japón, Egipto, Grecia y Europa.
La estructura de los materiales cerámicos varía en ser cristalina, no cristalina o una combinación de las dos. Se muestran en distintas formas, de estructuras sencillas a las más complejas combinaciones de etapas. Su cantidad en la naturaleza y los cambios que presentan en sus propiedades con relación a la de los metales los transforma en materiales importantes. De acuerdo a su estructura, lo materiales cerámicos se clasifican en dos grupos:
- No cristalinos o vidrios, además, pueden ser monofásicos o polifásicos. La estructura de los materiales cerámicos no cristalinos son átomos representados en conjuntos aleatorios e irregulares. Los sólidos no cristalinos con una constitución semejante a la de las cerámicas cristalinas denominados vidrios.
- Cristalinos o cerámicos, además, pueden ser monocristalinos o policristalinos. Las cerámicas cristalinas se clasifican en tres grupos: en cerámicas de silicato teniendo una estructura principal siendo el SiO2, incluye la porcelana y los materiales refractarios. Los cerámicos de óxido sin silicatos son elementos a los que se les añade impurezas tales como MgO, BeO y AI2O3. Finalmente, las cerámicas como SiC, ZnS y Tic, se emplean como material para complementos calefactores de horno.
En los cristales cerámicos son relevantes dos características de los iones que forman estos materiales que determinan la estructura cristalina:
- El valor de la carga eléctrica de los iones constituidos: aquí el cristal debe ser eléctricamente neutra, es decir, debe existir igual número de cargas positivas de los cationes, que de cargas negativas de los aniones.
- Las dimensiones relativas a los cationes y aniones: se refiere al tamaño de los radios iónicos de los cationes y aniones, ya que los componentes suministran electrones al ser ionizados los cationes son básicamente menores que los aniones.
- Carbono: es un elemento que está en diferentes formas polimórficas y en estado amorfo. Este conjunto de materiales no entra en las clases usuales en que se clasifican los materiales tales como metales, polímeros y metales.
- Diamante: es un material polimorfo meta estable de carbono a temperatura de ambiente y a presión atmosférica. Por lo tanto, cada átomo de carbono está mezclado con otros átomos de carbono a través de vínculos covalentes.
- Grafito: constituido por polimorfo de carbono y cuenta con una estructura cristalina constituida por capas de átomos de carbono instalados hexagonalmente. Sus propiedades son de alta conductividad eléctrica, resistencia y estabilidad química a temperaturas altas.
- La estructura de las cerámicas de silicatos: contienen átomos de silicio y oxígenos vinculados entre sí, en varias divisiones. También numerosas formaciones naturales de clase mineral como la arcilla feldespatos y micas son considerados silicatos, porque el silicio y el oxígeno son los dos componentes más abundantes hallados en la corteza terrestre. Se conocen por tener bajos precios, por sus propiedades y la disponibilidad. Las estructuras de silicato son importantes para materiales de obras en ingeniería tales como vidrios, cemento, aislantes eléctricos y ladrillos.
Ejemplos de Materiales Cerámicos
- Nitruro de silicio (Si3N4): empleado como polvo abrasivo.
- Carburo de silicio (SiC): usado en hornos de microondas, en abrasivos y también como material refractario.
- Óxido de cinc (ZnO): es un material semiconductor.
- Magnetita (Fe3O4): es empleado en núcleos de convertidores magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas.
- Esteatita: usado como un aislante eléctrico.
- Ladrillos: empleados en construcción.
