estruturas cerâmicas (continuação)

vidro cerâmico
cerâmica com uma estrutura totalmente vítrea têm certas propriedades que são bastante diferentes dos metais. Lembre-se que quando o metal no estado líquido é resfriado, um sólido cristalino precipita-se quando o ponto de congelação é atingido. No entanto, com um material vítreo, à medida que o líquido é arrefecido torna-se cada vez mais viscoso. Não há nenhum ponto de fusão ou congelamento agudo. Vai de líquido a um sólido de plástico macio e finalmente torna-se duro e frágil. Por causa desta propriedade única, ela pode ser soprada em formas, além de ser moldada, enrolada, desenhada e de outra forma processada como um metal.

o comportamento vítreo está relacionado com a estrutura atômica do material. Se a sílica pura (SiO2) for fundida, um vidro chamado sílica vítrea é formado no resfriamento. A estrutura unitária básica deste vidro é o tetraedro de sílica, que é composto por um único átomo de silício rodeado por quatro átomos de oxigênio equidistantes. Os átomos de silício ocupam as aberturas (intersticiais) entre os átomos de oxigênio e compartilham quatro elétrons de Valência com os átomos de oxigênio através da ligação covalente. O átomo de sílica tem quatro elétrons de Valência e cada um dos átomos de oxigênio tem dois elétrons de Valência. As estruturas de silicato podem se ligar compartilhando os átomos em dois cantos dos tetraedros SiO2, formando cadeias ou estruturas anulares. Uma rede de cadeias tetraédricas de sílica se forma, e a altas temperaturas essas cadeias facilmente passam umas pelas outras. À medida que o degelo arrefece, a energia vibracional térmica diminui e as cadeias não podem mover-se tão facilmente que a estrutura se torna mais rígida. A sílica é o componente mais importante do vidro, mas outros óxidos são adicionados para alterar certas características físicas ou para baixar o ponto de fusão. a maioria das cerâmicas geralmente contêm elementos metálicos e não metálicos com ligações iônicas ou covalentes. Portanto, a estrutura dos átomos metálicos, a estrutura dos átomos não-metálicos e o equilíbrio das cargas produzidas pelos elétrons de Valência devem ser considerados. Tal como acontece com os metais, a célula unitária é usada na descrição da estrutura atômica da cerâmica. As células cúbicas e hexagonais são mais comuns. Além disso, a diferença nos raios entre os íons metálicos e não metálicos desempenha um papel importante no arranjo da célula unitária.

nos metais, a disposição regular dos átomos em planos densamente embalados levou à ocorrência de escorregamento sob stress, o que dá ao metal a sua ductilidade característica. Em cerâmica, fratura quebradiça ao invés de deslizamento é comum porque tanto o arranjo dos átomos e o tipo de ligação é diferente. Os planos de fratura ou clivagem de cerâmica são o resultado de planos de átomos regularmente dispostos.os critérios de construção da estrutura cristalina são:: a balança de cargas dita a fórmula química para atingir a embalagem mais próxima.alguns dos diferentes tipos de materiais cerâmicos fora da família de vidro são descritos abaixo.

Cerâmica De Silicato
como mencionado anteriormente, a estrutura de sílica é a estrutura básica para muitas cerâmicas, bem como vidro. Tem um arranjo interno que consiste em unidades de pirâmide (tetraédricas ou de quatro lados). Quatro grandes átomos de oxigênio (0) rodeiam cada átomo menor de silício (Si). Quando os tetraedros de sílica partilham três átomos de canto, produzem silicatos em camadas (talco, argila caulinita, mica). Argila é a matéria-prima básica para muitos produtos de construção, tais como tijolo e telha. Quando os tetraedros de sílica partilham quatro átomos de comer, produzem silicatos-quadro (quartzo, tridimite). O quartzo é formado quando os tetraedros deste material são dispostos de forma regular e ordenada. Se a sílica em estado derretido for arrefecida muito lentamente, cristaliza-se no ponto de congelação. Mas se a sílica fundida for resfriada mais rapidamente, o sólido resultante é um arranjo desordenado que é vidro. o cimento (Cimentos Portland) é um dos principais ingredientes do concreto. Há uma série de diferentes tipos de cimento , mas um cimento Portland típico conterá 19 a 25% SiO2, 5 a 9% Al2O3, 60 a 64% CaO e 2 a 4% FeO. Os cimentos são preparados moendo as argilas e calcário em proporção adequada, atirando em um forno, e regredindo. Quando a água é adicionada, os minerais ou se decompõem ou se combinam com a água, e uma nova fase cresce em toda a massa. A reação é solução, recristalização e precipitação de uma estrutura de silicato. É geralmente importante controlar a quantidade de água para evitar um excesso que não seria parte da estrutura e iria enfraquecê-la. O calor de hidratação (calor de reação na adsorção de água) no estabelecimento do cimento pode ser grande e pode causar danos em grandes estruturas.

nitretos cerâmicos
nitretos combinam a dureza superior da cerâmica com alta estabilidade térmica e mecânica, tornando-os adequados para aplicações como ferramentas de corte, peças resistentes ao desgaste e componentes estruturais a altas temperaturas. O estanho tem uma estrutura cúbica que é talvez o mais simples e mais conhecido dos tipos de estrutura. Cations and anions both lie at the nodes of separate fcc lattices. A estrutura é inalterada se os átomos Ti e N (reticulados) são trocados.

Cerâmica Ferroelétrica
Dependendo da estrutura cristalina, em alguns cristal reticulados, os centros das cargas positivas e negativas não coincidem, mesmo sem a aplicação de campo elétrico externo. Neste caso, diz-se que existe polarização espontânea no cristal. Quando a polarização do dielétrico pode ser alterada por um campo elétrico, ele é chamado ferroelétrico. Um ferroelétrico de cerâmica típico é o titanato de bário, BaTiO3. Materiais ferroelétricos, especialmente cerâmica policristalina, são muito promissores para variedades de campos de aplicação, tais como transdutores piezoelétricos/eletrostrictivos, e eletroóticos. Diagrama de fase o diagrama de fase é importante na compreensão da formação e controle da microestrutura da microestrutura da cerâmica polifase, assim como é com os materiais metálicos polifase. Além disso, estruturas não equilibradas são ainda mais prevalentes na cerâmica, porque as estruturas de cristal mais complexas são mais difíceis de nuclearizar e crescer a partir do derretimento.

imperfeições em cerâmica
imperfeições em cristais cerâmicos incluem defeitos pontuais e impurezas como em metais. No entanto, na formação de defeitos cerâmicos é fortemente afetada pela condição de neutralidade da carga, porque a criação de áreas de encargos desequilibrados exige uma despesa de uma grande quantidade de energia. Em cristais iônicos, neutralidade de carga muitas vezes resulta em defeitos que vêm como pares de íons com carga oposta ou vários defeitos de pontos próximos em que a soma de todas as cargas é zero. Defeitos neutros de carga incluem os defeitos Frenkel e Schottky. Um defeito Frenkel ocorre quando um átomo hospedeiro se move para uma posição intersticial próxima para criar um par de catiões intersticiais. Um defeito de Schottky é um par de cátions e aniões próximos. O defeito de Schottky ocorre quando um átomo do hospedeiro deixa sua posição e se move para a superfície criando um par vazio-vazio.por vezes, a composição pode alterar-se ligeiramente para chegar a uma carga atómica mais equilibrada. Sólidos como o SiO2, que têm uma fórmula química bem definida, são chamados compostos estequiométricos. Quando a composição de um sólido se afasta da fórmula química padrão, o sólido resultante é dito não estoichiométrico. A não-estoichiometria e a existência de defeitos pontuais em um sólido são muitas vezes intimamente relacionados. As vagas Anion são a fonte da não-estoichiometria em SiO2-x,

introdução de átomos de impureza na estrutura é provável em condições onde a carga é mantida. Este é o caso de impurezas eletronegativas que substituem um ânion reticular ou impurezas eletropositivas substitucionais. Isto é mais provável para raios iônicos similares, uma vez que isto minimiza a energia necessária para a distorção da rede. Defeitos aparecerão se a carga das impurezas não for equilibrada.