“Vidro, cerâmica, e reputação racham facilmente, e nunca podem ser bem remendados com perfeição.“
Benjamin Franklin
As Cerâmicas inexistem na natureza, mas se tornaram os primeiros materiais criados pelo homem após o domínio do fogo.
Sem elas, a humanidade não teria iniciado a Idade dos Metais porque recipientes de cerâmica, em decorrência de suas propriedades térmicas, se tornaram imprescindíveis para armazenar metais na forma líquida.
Misturas de barro ou argila, água e outras substâncias podem ser facilmente moldadas e posteriormente endurecidas pela ação do fogo.
A trabalhabilidade desta mistura, antes do cozimento, permitiu a fabricação de objetos com formas variadas utilizando apenas as mãos humanas.
As formas obtidas podiam ser mantidas através do aquecimento e secagem das peças. Mais uma vez, o fogo foi primordial para o desenvolvimento desses materiais.
Tipos de Cerâmicas
Existem dois tipos de Cerâmicas; as Tradicionais e as Modernas.
Azulejos, ladrilhos, pratos, e tijolos representam as Cerâmicas Tradicionais.
As Cerâmicas Modernas ou Avançadas foram desenvolvidas recentemente para aplicações modernas de engenharia, tais como: isoladores, capacitores, e fornos de alta temperatura.
Cerâmicas são compostos de elementos metálicos e não metálicos conforme mostra a Figura 1.
Observa-se que os semicondutores Silício e o Germânio funcionam como metais na composição de algumas cerâmicas.
Portanto, Cerâmicas não são elementos químicos nem substâncias, mas sim compostos químicos ou misturas de materiais inorgânicos preparados com a ação do calor e resfriamento.
Propriedades das Cerâmicas
As impurezas contidas nas matérias-primas utilizadas afetam as propriedades das Cerâmicas.
As Cerâmicas se caracterizam por:
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- Pouca Elasticidade;
- Pouca Maleabilidade;
- Fragilidade;
- Elevada resistividade elétrica;
- Elevada resistividade térmica;
- Podem ser transparentes.
As Cerâmicas se classificação em:
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- Cristalinas;
- Amorfas.
Vidro e cimento pertencem à classe de Cerâmicas Amorfas, apesar de alguns autores não os considerarem como tal.
Da mesma maneira, alguns consideram a grafite uma Cerâmica em função de suas características serem parecidas.
De acordo com a American Ceramic Society, as Cerâmicas se encontram presentes em equipamentos elétricos e eletrônicos que representam um mercado da ordem de US$ 4 trilhões.
A estabilidade da cerâmica, mesmo quando submetida a condições extremas de frio e calor, e sua elevada resistividade elétrica foram determinantes na sua utilização como material elétrico.
Aplicações das Cerâmicas
As principais aplicações de cerâmicas elétricas são:
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- Velas de ignição de motores a combustão interna;
- Isoladores de linhas de transmissão, distribuição e subestações;
- Capacitores para circuitos eletrônicos;
- Resistores;
- Indutores;
- Supressores de surtos de tensão para circuitos eletrônicos;
- Para-raios para subestações;
- Dispositivos piezoelétricos;
- Imãs permanentes;
- Painéis rígidos e flexíveis.
O ferro, como material magnético, não trabalha bem em alta frequência.
As Ferrites apresentam comportamento mais adequado nestas circunstâncias, e pós cerâmicos foram muito utilizados em fitas para armazenamento de som, vídeo e dados.
Isto não significa que todas as cerâmicas são isolantes.
Por exemplo, o óxido de zinco, classificado como cerâmica, possui resistividade variável com a tensão aplicada. Esta propriedade determinou sua utilização em para-raios em sistemas de potência e protetores de surtos de tensão em equipamentos eletrônicos.
Ao contrário dos metais, a resistividade elétrica das cerâmicas diminui com o aumento da temperatura.
Referências
- KINGERY, W.D., BOWEN, H.K., UHLMANN, D. R., Introduction to Ceramics, 2 edição, New York, Wiley, 1976.
- MOULSON, A.J., HERBERT, J.M., Electroceramics, 2 edição, Wiley, 2003.1
- HARPER, C. A., Handbook of Ceramics, Glasses and Diamonds, McGraw-Hill, 2001.
- CARTER, C. BARRY; NORTON, M. G., Ceramic Materials: Science and Engineering (Locais do Kindle 2-4). Springer New York. Edição do Kindle, 2013.