Materiais Cerâmicos

Materiais cerâmicos

Os materiais cerâmicos são normalmente combinações de metais com elementos não metálicos. Os principais tipos são: óxidos, nitretos e carbonetos. A esse grupo de materiais também pertencem os argilo-minerais, o cimento e os vidros. Do ponto de vista de ligações químicas, eles podem ser tipicamente isolantes térmicos e elétricos. São também mais resistentes à altas temperaturas e a ambientes corrosivos que os metais polímeros. Eles são muito duros, porem frágeis.

A argila foi o primeiro material estrutural inorgânico a adquirir propriedades completamente novas com resultados de uma operação intencional realizada por seres humanos. Esta operação foi a queima (sinterização) que tornou possível a obtenção de potes, panelas e outros utensílios cerâmicos, com enorme impacto na vida e hábitos do homem. Segundo Kranzberg e Smith, este foi talvez o começo da engenharia de materiais. Estima-se que isto tenha ocorrido no oitavo milênio a.C.

A cerâmica vermelha (telhas, tijolos e manilhas) e a cerâmica branca (azulejos, sanitários e porcelanas) são constituídas principalmente de silicatos hidratados de alumínio, tais como caulinita, haloisita, pirofilita e montmorilonita. O óxido de ferro é que confere a cor avermelhada de muitos produtos cerâmicos.

A argila é usualmente plástica após ser suficientemente pulverizada e umedecida e é nesta condição conformada. Após a secagem, ela se torna rígida e adquire alta dureza após a queima em temperaturas elevadas. As cerâmicas tradicionais à base de sílica, alumina ou magnésia são também muito utilizadas como refratários em fornos e dispositivos utilizados na fusão e tratamentos térmicos dos metais e ligas.

Enquanto as cerâmicas tradicionais são obtidas a partir de matérias primas naturais tais como argilo-minerais e areia; as cerâmicas avançadas são feitas a partir de óxidos, nitretos, carbonetos e boretos de alta pureza, tem composição definida e o tamanho, a forma e a distribuição das partículas são controlados. Por outro lado, o mercado mundial de cerâmicas tradicionais é pelo menos uma ordem de grandeza maior que o de cerâmicas avançadas.

Os vidros tradicionais são misturas de óxidos e devem ser classificados como materiais cerâmicos. Eles também são materiais bastante antigos. Por volta do ano de 4000 antes de Cristo já existiam vidros decorativos no Egito. Em 1500 a.C., a produção de vidros já estava relativamente estabelecida.

Em 1200 d.C., Veneza era a capital do vidro. Para proteger sua tecnologia contra ingleses e franceses, os venezianos transferiram em 1292 a produção de Veneza para a ilha de Murano. Os vidros desta época eram basicamente misturas de sílica, cal e soda. Pequena adição de íons de cobalto, cromo, cobre, manganês e ferro causam grandes mudanças de cor. Por exemplo, a adição de apenas 0,15% de CoO confere ao vidro de carbonato de sódio a cor azul escura.

O próximo grande desenvolvimento ocorreu com os chamados vidros ópticos. Em 1846, o mecânico Carl Zeiss e professor de física Ernst Abbe montaram uma oficina em Jena, na Alemanha. Os estudos de Abbe mostraram que havia uma limitação básica para a resolução em um sistema óptico, relacionada ao diâmetro da lente e ao comprimento de onda da luz.

Em 1882, o químico recém doutorado Friedrich Otto