Las propiedades y ventajas de la cerámica estructural

¿Alguna vez te has preguntado por qué los paneles traseros de cerámica en los teléfonos inteligentes no solo son estéticamente agradables, sino que también ofrecen una excelente resistencia al desgaste y al rayado? ¿Cómo los materiales cerámicos estructurales de alta temperatura en los motores de los automóviles mejoran el rendimiento y la eficiencia? ¿Y por qué se favorecen los dispositivos médicos y los implantes quirúrgicos cerámicos, ayudando a mejorar la experiencia de tratamiento de los pacientes?

¿Qué tipo de poder se esconde detrás de estos materiales cerámicos aparentemente ordinarios?
I. Definición de Structural Ceramics
Las cerámicas estructurales, también conocidas como cerámicas de ingeniería o cerámicas estructurales de alta temperatura, son materiales cerámicos avanzados utilizados en entornos de alta temperatura, alto estrés y corrosivos. Tienen excelentes propiedades mecánicas, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste, lo que les permite ser utilizados en condiciones operativas duras que son difíciles de manejar para los materiales metálicos y poliméricos. Por lo tanto, las cerámicas estructurales desempeñan un papel clave en la promoción del desarrollo de ciertas tecnologías emergentes y demuestran amplias perspectivas de aplicación y posibles beneficios económicos y sociales en campos como la ingeniería electrónica, la energía, la maquinaria, los automóviles, la metalurgia, la industria química, la biología y la medicina.

II. Tipos de cerámica estructural
1. clasificación según los materiales de cerámica estructurales
(1) Cerámica de óxido: como alúmina, itria, zirconia, mullita, zirconia endurecida, zircon, titanato de aluminio, etc.;
(2) Cerámica de nitruro: como nitruro de aluminio, nitruro de silicio, nitruro de boro, sialon, etc.;
(3) Cerámica de carburo: como carburo de silicio, carburo de titanio, carburo de boro, etc.;
(4) Cerámica de boruro: como boruro de titanio, boruro de circonio, etc.

2. clasificación según el campo de aplicación de la cerámica estructural
(1) Cerámica electrónica: los materiales cerámicos estructurales electrónicos se valoran por su excelente aislamiento eléctrico y conductividad térmica y se usan ampliamente en componentes electrónicos, sensores y dispositivos de potencia.
(2) Cerámica mecánica: la cerámica mecánica utiliza principalmente su alta resistencia al desgaste y sus propiedades de alta dureza y se usa ampliamente en sellos cerámicos mecánicos, herramientas de corte, rodamientos, engranajes y otras piezas mecánicas.
(3) Cerámica del motor: los motores de aislamiento térmico hechos de materiales cerámicos se usan ampliamente en palas de turbinas de gas, tapas de pistón e insertos, etc., debido a su resistencia al calor, resistencia al daño, alta resistencia, alta tenacidad, peso ligero y excelentes propiedades de aislamiento térmico.
(4) Cerámica química: la resistencia a la corrosión de la cerámica la convierte en una opción ideal para crisoles, intercambiadores de calor y varios componentes resistentes a la corrosión utilizados en la fundición de metales no ferrosos y metales raros.
(5) Biocerámicas: las biocerámicas se utilizan a menudo en el campo médico, como la reparación y regeneración ósea, implantes ortopédicos y materiales de reparación dental, debido a su excelente biocompatibilidad y estabilidad.

III. Características de la cerámica estructural
1. Resistencia a altas temperaturas: la cerámica estructural, con sus altos puntos de fusión y coeficientes de expansión extremadamente bajos, aún puede mantener propiedades físicas y químicas estables en entornos de alta temperatura o soportar cambios drásticos de temperatura en situaciones de enfriamiento y calentamiento rápidos sin deformación o agrietamiento, asegurando la confiabilidad duradera de los materiales de cerámica bajo operaciones de alta temperatura.
Dureza de alta resistencia y alta: la resistencia a la compresión y la dureza de las cerámicas estructurales son notables porque tienen una estructura cristalina densa que puede hacer frente fácilmente a los desafíos de la tensión mecánica de alta carga.
3. resistencia a la corrosión: cerámica estructural, tales como nitruro de silicio y alúmina, exhiben buena resistencia a la corrosión a la mayoría de los productos químicos debido a su estabilidad química inherente y propiedades no metálicas, haciéndolos convenientes para los ambientes ásperos tales como fundición química.
4. aislamiento eléctrico: El aislamiento eléctrico de cerámica estructural puede bloquear con eficacia el flujo de corriente. Junto con su baja constante dieléctrica, mejora aún más la capacidad de evitar fugas de corriente y cortocircuitos, lo que los convierte en la opción ideal para aisladores, componentes electrónicos de precisión y equipos de alto voltaje, asegurando el funcionamiento seguro y estable de los sistemas eléctricos.
Resistencia al desgaste: la cerámica estructural tiene una alta dureza superficial y una buena resistencia al desgaste, lo que la hace adecuada para entornos de trabajo con desgaste severo, como herramientas de corte y abrasivos.