bachiller

7. Cerámicas, fibras y materiales compuestos
7.1. Cerámicas
7.1.1. Algunas estructuras cerámicas
7.1.2. Métodos de fabricación
7.1.3. Aplicaciones de las cerámicas
7.2. Fibras
7.2.1. Tipos de Fibras
7.2.2. Métodos de Fabricación
7.2.2. Celulosa. Caracterización estructural
7.2.3. Propiedades mecánicas de las fibras.
7.3. Materiales compuestos
7.3.1. Matrices
7.3.2. Refuerzos
7.3.3.Espumas o materiales celulares

Cerámicas
Los materiales cerámicos constituyen un amplio conjunto de compuestos cuya
característica fundamental es estar formados por la unión de elementos atómicos
(metales, no metales) mediante enlaces de carácter predominantemente iónico
o covalente, es decir, uniones interatómicas fuertes y estables. Nos
centraremos en los materiales con enlace iónicoHasta hace aproximadamente 40 años, los materiales más importantes de esta clase eran las
denominadas cerámicas tradicionales, compuestos en los que la materia prima es la arcilla; los
productos considerados dentro de esta familia son la porcelana fina, porcelana para aislantes
eléctricos, ladrillos, tejas, baldosas y también vidrios y cerámicas refractarias

En los años 60-70 surge una nuevageneración, las cerámicas avanzadas. Desde un punto de vista
químico se trata de óxidos, carburos o nitruros, de gran pureza química, constituidos con diferentes
elementos, tales como Al, Si o B. Estas nuevas cerámicas poseen unas propiedades físicas muy
interesantes que conducen a aplicaciones en las que se requieren especificaciones muy exigentes.
Abrasivos, motores, blindajes, materialessuperconductores

ESTRUCTURA
Son materiales cristalinos en su mayor parte (salvo los vidrios que se consideran cerámicos) por
tanto son válidos todos los conceptos estudiados en los temas 2 y 3.
Existe la red y la base estructural
Además se debe considerar la presencia de defectos como claves en las propiedades (defectos
puntuales, dislocaciones, límites de grano, defectos volumétricos(porosidad), etc)

PROPIEDADES GENERALES (debidas a su fuertes enlaces inter-atómicos)
Alta dureza y rigidez (elevado módulo de Young),
Aislantes térmicos y eléctricos
Poseen una importante inercia química frente ambientes hostiles (elevada durabilidad)
Altos puntos de fusión.
Relativamente resistentes a las acciones de compresión.
Pequeño contenido en dislocaciones dificulta su deformaciónplástica, de manera que las Cerámicas
son muy frágiles y tienen un débil comportamiento frente a los esfuerzos de tracción o impacto
(se rompen fácilmente).

Algunas estructuras cerámicas (compuestos iónicos):
Condicionadas por:
1) Neutralidad de carga eléctrica. Por ejemplo, en el fluoruro de calcio, cada ion de calcio tiene una
carga de +2 (Ca2+) mientras que cada ion de flúor tieneasociada una sola carga negativa (F- ) Por consiguiente, el
número de iones F- debe ser el doble del de iones Ca2+, lo cual se refleja en la fórmula química CaF2.

2) Cociente entre los radios del catión y del anión: La segunda característica se refiere al tamaño
de los radios iónicos de los cationes y aniones, rC y rA, respectivamente. Puesto que los elementos metálicos ceden
electrones al serionizados, los cationes son generalmente de menor tamaño que los aniones, por tanto el cociente
rC/rA es menor que la unidad

estable

estable

no estable

Disposiciones estables y no estables en funció
función del contacto entre cationes y aniones:
Catión prefiere tener a su alrededor tantos aniones vecinos como sea posible, para minimizar las repulsiones electrostáticas.
Los anionestambién desean un número máximo de cationes como vecinos más próximos.
Así, las estructuras estables de los materiales cerámicos se forman cuando los aniones que rodean un catión están todos en
contacto con él, tal como se ilustra en la figura

número de
coordinación
2

cociente entre los
radios del catión
y del anión

geometría de
coordinación

<
0.155

3

0.155 – 0.225

4...