Cerámicos avanzados: innovadoras aplicaciones

Cosmos . Construccion, Química y petroquímica, Vehículos y sus partes 1332 Sin comentarios

Los primeros usos de la cerámica datan del año 26,000 a.C., sin embargo, este material se ha adaptado a los nuevos productos y procesos de numerosas industrias. La cerámica se utiliza en industrias diversas, desde la construcción hasta la electrónica e incluso la aeroespacial.

En México, el uso de cerámica se remonta alrededor del año 1,200 a.C. en la cultura Tlatilca, ubicada en lo que hoy es el municipio de Naucalpan, Estado de México. Posteriormente, la cerámica se extendió a todas las culturas que habitaron Mesoamérica.

En términos químicos, se entiende por cerámicos a los sólidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico, los cuales son no oxidables y no combustibles. Un cerámico se puede utilizar en ambientes de alta temperatura, corrosivos y tribológicos (alta fricción).

Los materiales cerámicos forman parte de los materiales industriales inorgánicos y se dividen en cerámicos tradicionales y cerámicos avanzados.

Los primeros están fabricados con materias primas provenientes de yacimientos naturales, en general, presentan un tamaño grande de partícula y alta porosidad. Están relacionados con industrias que utilizan como base silicatos, cementos y arcilla. La industria de los cerámicos tradicionales es bastante importante.

Por otro lado, los materiales cerámicos avanzados están fabricados con materias primas artificiales que han tenido un proceso químico previo para conseguir alta pureza y mejores características físicas. Se requieren tecnologías avanzadas como la compactación isostática, que implica la compactación del polvo mediante la sumisión en un fluido presurizado. La estructura de estos materiales presenta granos finos y para estudiarlos se requiere el apoyo de microscopía electrónica.

Aplicaciones y características

Gracias a que los cerámicos pueden resistir temperaturas de más de 1,000 °C y a que son químicamente inertes (resisten entornos ácidos, alcalinos o salinos) se utilizan en la industria aeronáutica; en estas aplicaciones los cerámicos se combinan con compuestos metálicos para crear placas cerámicas lo suficientemente resistentes al cambio de atmósfera.

Otra propiedad conocida de los materiales cerámicos es su conductividad eléctrica manipulable, esta propiedad los ha hecho sujetos de numerosas investigaciones como el desarrollo de cerámicos con propiedades piezoeléctricas y ferroeléctricas en el Cinvestav. Además, una aplicación prometedora es el uso de cerámicos como elemento de baterías para automóviles.

Interesantemente, las características aislantes de las alúminas y silicatos presentes en algunos cerámicos los han convertido en una alternativa en aplicaciones de aislamiento térmico y eléctrico de componentes electrónicos.

Por otra parte, algunos materiales cerámicos se utilizan en la fabricación de núcleos magnéticos de memorias de computadoras.

En la industria manufacturera, al combinar materiales cerámicos con metales y polímeros, se pueden fabricar cabezales de pistones de motores, cámaras de combustión y válvulas de paso para las industrias química y de los energéticos.

Las aplicaciones de cerámicos son innovadoras gracias a la constante investigación en áreas en las que estos materiales se han utilizado cotidianamente, tal es el caso de la industria de la construcción, en donde se busca la mejora continua en la preparación de cemento.

Es importante mencionar que el desarrollo de los cerámicos se ha visto influenciado por la nanotecnología, de hecho, se han creado y manipulado cerámicas a nivel nanométrico para su aplicación en utensilios de cocina. En el proceso, se incorporan capas de cerámica de nanómetros de grosor para reemplazar el teflón, con la ventaja de resistir temperaturas superiores a los 200°C.

Al ser un material inerte, se espera que en breve sus aplicaciones se extiendan en áreas como la medicina, donde sería posible fabricar prótesis médicas (óseas) en impresoras 3D.

Como podemos ver, el campo de aplicación de los cerámicos es amplio; al combinar los materiales cerámicos con metales y polímeros es posible elaborar piezas para diversas industrias. Además, sus aplicaciones parecen extenderse a medida que el ingenio avanza.

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