MATERIALES CERÁMICOS
Una definición amplia de materiales cerámicos diría que son sólidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico. Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables
Pueden utilizarse en ambientes con temperatura alta, corrosivos y tropológico
En dichos ambientes muchas cerámicas exhiben buenas propiedades electromagnéticas
ópticas y mecánicas.
Una característica fundamental del material incluye que puedan fabricarse en formas con dimensiones determinadas.
Constitución de los materiales cerámicos
- Están formados por una combinación de fases cristalinas y/o vítreas
- Se pueden presentar en función de la aplicación como sólido denso, polvo fino, película,fibra, etc.
- Los hay constituidos por una fase cristalina o una fase vítrea, denominándose monofásicos.
- Los constituidos por muchos cristales de la misma fase cristalina se denominan policristalinos.
- Los monocristales se refieren a materiales constituidos por un solo cristal de una única fase.
¿Qué propiedades tienen los materiales cerámicos ?
Las propiedades de los materiales cerámicos cubren un amplio intervalo de necesidades:
- Propiedades mecánicas.
- Propiedades térmicas.
- Propiedades ópticas.
- Propiedades eléctricas
- Propiedades magnéticas
- Propiedades químicas
Tipos de materiales cerámicos
Podemos diferenciar entre dos grandes grupos de materiales cerámicos, los tradicionales
y los denominados cerámicas técnicas. Estos últimos también se conocen como
cerámicas ingenieriles, avanzadas o tecnológicas.
Productos usuales de la cerámica tradicional
- Cerámicas de mesa, pavimentos y revestimiento
- Sanitarios
- Refractarios
- Porcelanas (aislantes, decorativas)
MATERIALES COMPUESTOS:
Definición:Se entiende por materiales compuestos aquellos formados por dos o más materiales distintos sin que se produzca reacción química entre ellos.
En todo material compuesto se distinguen dos componentes.
- la MATRIZ, componente que se presenta en fase continua, actuando como ligante
- el REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento resistente.
Ejemplos sencillos y conocidos por todos de materiales compuestos son el hormigón y los neumáticos.
Aquí, sin embargo, nos centraremos en el estudio de los llamados MATERIALES COMPUESTOS AVANZADOS, que son los que se utilizan para la fabricación de elementos estructurales.
Clasificación: Una primera clasificación es la que analiza el tipo de matriz, distinguiéndose los siguientes tipos:
- materiales compuestos de matriz METÁLICA o MMC (METAL MATRIX COMPOSITES),
- materiales compuestos de matriz CERÁMICA o CMC (CERAMIC MATRIX COMPOSITES),
- materiales compuestos de matriz de CARBON
- materiales compuestos de matriz ORGÁNICA o RP (REINFORCED PLASTICS) y dentro de estos, son los más utilizados:
- los CFRP (CABON FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales compuestos de fibra de carbono con matriz orgánica.
- los GFRP (GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales compuestos de fibra de vidrio con matriz orgánica.
En lo que a los refuerzos se refiere, los hay de dos tipos:
- FIBRAS, elementos en forma de hilo en las que la relación L/D > 100,
- CARGAS, el resto, utilizadas en elementos de poca responsabilidad estructural.
Tal y como se han resaltado, los materiales compuestos más utilizados son los de matriz orgánica y refuerzos en forma de fibras. En los siguientes apartados se analizan con más detalle ambos tipos de componentes.
MATERIALES ELECTRONICOS:Relación Conductividad/Temperatura
Ø Semiconductores intrínsecos.
La conductividad aumenta Tipos de sustancias.
Son sustancias inorgánicas unidas mediante enlaces covalentes altamente direccionales.
Son básicamente elementos del grupo 14 (Si o Ge) que pueden tener impurezas de elementos de los grupos 13 (B ,Al y Ga) y 15 (P ,As y Sb)
Clasificación:
Los materiales electrónicos están formados por semiconductores fundamentalmente.
Los semiconductores se pueden clasificar en:
- Ø Semiconductores Intrínsecos:Son aquellos materiales cuyas conductividades eléctricas se encuentran entre la de los metales, altamente conductores y la de los aislantes, pobremente conductores. Son semiconductores puros cuya conductividad eléctrica está determinada por sus propiedades conductoras innatas. Los elementos Si y Ge puros son materiales semiconductores intrínsecos.
- Ø Semiconductores Extrínsecos:Son soluciones sólidas muy diluidas donde existen impurezas con características de valencia distintas a las de la red que actúa como disolvente. La concentración de las impurezas está entre 100 y 1000 partes por millón
Pueden ser de dos tipos:
- · Tipo n: En las redes de Si o Ge se introducen elementos del grupo 15 los cuales debido a que tienen un electrón mas en su capa de valencia que los elementos del grupo14 se comportan como impurezas donadoras de electrones o portadores negativos.
- · Tipo p: En este caso se introducen elementos del grupo 13 que presentan un electrón menos en su capa de valencia, por lo que se comportan como aceptores o captadores de electrones.
Estructura Cristalina: Los semiconductores intrínsecos presentan estructura cristalina cúbica compacta donde los átomos de Si o Ge se unen mediante enlaces covalentes altamente direccionales.Propiedades Físicas:
Rango extrínseco: Se da a bajas temperaturas, la conductividad no se ve muy afectada por el aumento de la temperatura.
Rango de agotamiento ( tipo n) o Rango de saturación (tipo p): donde la conducción se mantiene constante debido a que los átomos donores y aceptores se encuentran todos ionizados.
Rango intrínseco: Se da a altas temperaturas, se comporta igual que un semiconductor intrínseco.
