O que são materiais cerâmicos e seus usos?

As cerâmicas são tipicamente materiais duros e quimicamente estáveis ​​com aplicações valiosas. Tradicionais e avançados são os principais tipos de cerâmica, e a indústria avançada de cerâmica é uma indústria em rápido crescimento com importantes aplicações funcionais.

Introdução à Cerâmica

Cerâmicas são materiais especiais com muitas aplicações em quase todas as disciplinas da engenharia. Mas sua importância foi muitas vezes subestimada pois muitas pessoas acreditam que a cerâmica é somente objetos cerâmicos e azulejos. A indústria de cerâmica avançada hoje é uma das que cresce mais rapidamente em muitas partes do mundo, incluindo EUA, onde o mercado cerâmico avançado é de mais de 13 bilhões de dólares. A indústria cerâmica começou a se expandir como uma indústria moderna com a atribuição de novas técnicas e conhecimentos adquiridos na década de 1970. Desde então, também foi uma das indústrias mais competitivas do mercado.

Materiais cerâmicos

Os materiais cerâmicos são especiais devido às suas propriedades. Eles tipicamente possuem pontos de fusão elevados, baixos valores de condutividade elétrica e térmica e altas forças de compressão. Além disso, eles geralmente são duros e quebradiços com uma boa estabilidade química e térmica. Os materiais cerâmicos podem ser categorizados como cerâmica tradicional e cerâmica avançada. Os materiais cerâmicos como a argila são classificados como cerâmicas tradicionais e normalmente são feitos de argila, sílica e feldspato. Como o próprio nome sugere as cerâmicas tradicionais não devem satisfazer propriedades específicas rígidas após sua produção, de modo que as tecnologias baratas são utilizadas para a maioria dos processos de produção.

Cerâmica tradicional

Argila de bola, argila da China, feldspato, sílica, dolomita, talco, calcita e nefelina são os materiais comuns utilizados na maioria dos produtos cerâmicos. Cada matéria-prima contribui com certa propriedade, como resistência a seco, plasticidade, encolhimento, etc. ao corpo cerâmico. Portanto, com uma seleção cuidadosa de materiais, as propriedades desejadas são adquiridas para o resultado final. A preparação do pó é uma grande consideração na indústria cerâmica. Área de superfície, tamanho e distribuição de partículas, forma de partículas, densidade, etc., cada um tem seu próprio efeito na produção. O pó deve estar preparado para atender o tamanho de partícula, a forma das partículas e outros requisitos exigidos para uma determinada indústria. O fresamento é feito para obter o tamanho de partícula desejado. Ao contrário da indústria de cerâmica avançada, a pureza do pó cerâmico não é um problema na cerâmica tradicional.

A indústria de cerâmica tradicional se originou há muito tempo. Mesmo há milhares de anos, era uma prática bem estabelecida em muitas partes do mundo. Hoje, existem muitas divisões desta indústria. Cerâmica, louça, sanitários, azulejos, produtos de argila estrutural, refratários, blocos e porcelana elétrica são alguns dos produtos da cerâmica tradicional.

Cerâmica Avançada

As cerâmicas avançadas são tipos especiais de cerâmica utilizados principalmente para aplicações elétricas, eletrônicas, ópticas e magnéticas. Este setor é diferente da cerâmica tradicional devido ao fato de que a preparação do pó cerâmico é muito importante. Técnicas de produção avançadas são empregadas para garantir que os pós de cerâmica produzidos possuem pureza suficiente. Geralmente as reações químicas são utilizadas para produzir o pó de cerâmica, tais como as reações de processamento de sol-gel e líquido-gás como do gás NH 3 e SiCl4 líquido para produzir Si3N4 . Muitos desses métodos são muito caros. Portanto, a preparação do pó é sempre um fator de custo na indústria de cerâmica avançada.

Aplicações da cerâmica avançada

Nas indústrias eletrônica e elétrica, materiais cerâmicos avançados como titânio bário (BaTiO 3), materiais piezoelétricos e materiais semicondutores são muito utilizados para a produção de capacitores cerâmicos, sensores de temperatura, osciladores, etc. As cerâmicas utilizadas para este tipo de aplicações são chamadas cerâmicas funcionais. As propriedades específicas dos materiais cerâmicos avançados são utilizadas para suas aplicações industriais. A ferroeletricidade é uma propriedade em materiais como titânio de titânio de chumbo, titanato de chumbo, titanato de bário, etc. Os materiais ferroelétricos possuem duas propriedades. Em uma deve haver uma polarização espontânea e na outra a polarização deve ser capaz de reorientar. Esta propriedade é utilizada para produzir aplicações como sensores, bombas, sonar, microfones, etc.

Existem várias outras aplicações que são encontradas nas outras áreas também. A cerâmica magnética é outro tipo de material cerâmico avançado que é utilizado para a produção de antenas e indutores. Biocerâmicas como a alumina com alta densidade e pureza é usado para implantes dentários. Óculos, produtos químicos e a substituição de quadris e joelhos, etc. são algumas das aplicações de materiais biocerâmicos.

Embora as cerâmicas tradicionais tenham sido utilizadas em civilizações antigas, a cerâmica avançada é um campo recentemente desenvolvido. Mas eles têm algumas funções extremamente importantes e já mostraram um rápido crescimento. Ambos os materiais cerâmicos possuem uma importância significativa para a indústria e é de se esperar que o melhor ainda esteja por vir, especialmente no campo da cerâmica avançada.