MATERIALES CERAMICOS,COMPUESTOS Y ELECTRONICOS

              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.