Ceramicas avanz

CERÁMICAS AVANZADAS
Mª Belén Jurado López
Las cerámicas son materiales sólidos que no son ni metales ni polímeros aunque pueden tener elementos metálicos y orgánicos como constituyentes o aditivos. Las cerámicas se pueden presentar en forma amorfa, vítrea, monocristalina, policristalina o combinaciones de algunas de ellas. Estos materiales tienen dos características importantes: por un lado, sucapacidad de resistir al calor y por otro, su resistencia al ataque químico, que son debidas sustancialmente a la fortaleza del enlace entre sus átomos. “Estos materiales no metálicos ni poliméricos son duros, resisten el calor y el ataque químico y adquieren propiedades eléctricas especiales. La investigación busca ahora la solución de su principal defecto: la tendencia que muestran a romperse.”H. Kent Bowen En todas sus aplicaciones, los materiales cerámicos se valoran principalmente por su capacidad de resistir el calor y el ataque químico. Estas virtudes se deben a los fuertes enlaces que mantienen a los átomos constituyentes en sus posiciones de equilibrio. La naturaleza de esos enlaces añade también un inconveniente crítico: la fragilidad. Un material frágil no se deforma bajocarga y, sin embargo, como puede atestiguar cualquiera que haya dejado caer una pieza de loza, la cerámica propende a romperse en añicos. Esta desafortunada propiedad hace que la cerámica sea particularmente sensible a mínimas imperfecciones en su microestructura, las cuales sirven de puntos de iniciación de grietas. Por consiguiente, se han dedicado muchos esfuerzos de la investigación cerámica adesarrollar nuevos procesos que minimicen estos defectos microscópicos; y se ha insistido en el diseño de nuevas composiciones y microestructuras que eviten el crecimiento de grietas. Los recientes avances en el dominio de las cerámicas no sólo han permitido mitigar el problema de la fragilidad, sino que han proporcionado también un mayor control sobre aspectos de la composición y la microestructuraque gobiernan otras propiedades físicas. Tal control facilita el diseño de materiales cerámicos que satisfagan exigencias químicas, térmicas, mecánicas y eléctricas específicas, de las que ningún otro material pueden dar cuenta. De hecho, los nuevos materiales cerámicos han desempeñado un papel decisivo 52 en el desarrollo de nuevas tecnologías, tales como los ordenadores y las telecomunicaciones,y continuarán protagonizando las tecnologías del futuro. Las propiedades características de una cerámica derivan de su estructura, tanto en un nivel atómico como a una escala cuyo rango está comprendido desde unos pocos micrómetros hasta unos cuantos milímetros. En el nivel atómico hallamos, por lo que a las cerámicas se refiere, dos tipos de enlace: iónico y covalente. En el enlace iónico, loselectrones se transfieren de un átomo a otro vecino. El átomo que cede los electrones adquiere carga positiva, mientras que el átomo que los recibe se carga negativamente. Las cargas iónicas opuestas así creadas mantienen unidos los átomos del material. En el enlace covalente, los átomos vecinos comparten electrones de manera más o menos igual. Aunque la fuerza electrostática de atracción entreátomos adyacentes es menor que en el enlace iónico, los enlaces covalentes tienden a mostrar una fuerte componente direccional, lo que significa que resisten el movimiento de los átomos. La fuerza de los enlaces en los materiales cerámicos les confiere también un alto punto de fusión, dureza y rigidez. Ahora bien, la fuerza de los enlaces en las cerámicas impide, al propio tiempo, el fácildesplazamiento de planos atómicos entre sí; el material no puede deformarse para aliviar las tensiones impuestas por una carga. En razón de ello, los materiales cerámicos mantienen admirablemente su forma bajo una tensión, hasta que ésta excede cierto límite (límite de fractura); entonces, los enlaces ceden de repente y el material se rompe catastróficamente. La composición química y la microestructura de...