estructura cerámica de metafisica.d

7/23/2019 Estructura Cermica de Metafisica.d

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ESTRUCTURA CERMICA

MATERIALES CERMICOS: DEFINICIN

Inorgnicos. Generalmente cristalinos. Constituidos por elementos metlicos y no metlicos. Enlaces inicos o covalentes. Obtenidos a partir de polvos y posterior proceso de sinterizacin a elevadas

temperaturas.

MATERIALES CERMICOS: RESEA HISTRICA.

Uso desde las primeras civilizaciones. Cermicos de alta tecnologa o cermicos avanzados (!" #ltimas d$cadas%.

MATERIALES CERMICOS: PROPIEDADES

&lta dureza. &lta resistencia a compresin. 'aa conductividad t$rmica y el$ctrica (si bien e)isten cermicas

superconductoras%. Elevada estabilidad *umica con la temperatura. +,igeros-. untos d$biles/ 0ragilidad y escasa 0iabilidad.

MATERIALES CERMICOS: CLASIFICACIN

POR SU ORIGEN

cermicas naturales. cermicas trans0ormadas. cermicas sint$ticas.

POR SU CAMPO DE APLICACIN

vidrios.


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arcilla cocida. abrasivos. re0ractarios. cementos.

cermicas avanzadas.

MATERIALES CERMICOS: ESTRUCTURA

estructura atmica/ cristalina. amor0a o vtrea. los poros como parte de la estructura.

MATERIALES CERMICOS: CLASIFICACIN POR SU ESTRUCTURA.

cermicas inicas. cermicas covalentes. slice y silicatos. aleaciones cermicas. cermicas cristalinas. vidrios cermicos. cermicas vtreas.

MATERIALES CERMICOS: CERMICAS IONICAS

0ormadas por un metal 1 un no metal/ unin por atraccin electrosttica

entre 1 y !. eemplos/ 2alita/ 3aCl. al#mina/ &lO". (Cermica estructural4 usada para corte4 abrasivo4

re0ractario4...% zircona/ 5rO. (Cermica ingenieril4 usada como super0icie antidesgaste%.

magnesia/ 6gO. (Cermica ingenieril4 usada en 2ornos como re0ractario4punto de 0usin 7 888 9c%.

MATERIALES CERMICOS: CERMICAS COVALENTES

0ormadas por dos no metales/ unin por uso compartido de electrones

entre tomos vecinos. eemplos/ silice/ :iO diamante/ C silicio/ :i


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gra0ito/ C carburo de silicio/ :iC.(cermica estructural muy dura4 e*uivale a

sustituir la en la estructura del diamante la mitad de los carbonos por

silicio%. :i"3;/ (cermica usada como coinete en motores%.

MATERIALES CERMICOS: SLICE Y SILICATOS

! abundantes y baratos.

! la unidad bsica es la *ue resulta si sustituimos los C en el diamante por

tetraedros de :iO;.

! eemplos/

monmeros. dmeros. estructuras de cadena. estructuras laminares. (arcillas capas de silicato lubricadas por capas de

agua%. redes tridimensionales. (slice pura%.

MATERIALES CERMICOS: ALEACIONES CERMICAS

! ,as cermicas al igual *ue los metales 0orman aleaciones unas con otras.

! En las aleaciones de metales se busca aumentar/

! lmite elstico.

! la resistencia a la 0atiga


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! la resistencia a la corrosin.

! En las aleaciones cermicas se busca/

! 6eorar tenacidad.

! Conseguir densi0icacin total.

MATERIALES CERMICOS: CERMICAS CRISTALINAS

! E?I&,E: CE?@6ICO:/ AIB?IO: CE?@6ICO:

! :e caracterizan por su ordenacin atmica en cortas distancias.

! 6$todo de obtencin de una cermica vtrea. >emperatura de transicin vtrea.

! & E, BI&G?&6& de&G

! Consecuencias de la estructura abierta de los vidrios/

6odi0icadores/ tomos de di0erentes especies *ue rompen la continuidad de

la red de la estructura abierta de los vidrios.


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Estructura atmica de a% slice cristalina4 b% slice vtrea y c% vidrio sdico de slice.

!6$todos de con0ormado del vidrio a partir del estado 0undido/

:oplado. Centri0ugado. 6oldeo a presin.

,og(D%3sm!

8;5ona de trabao

& BI&G?&6&

6&>E?I&,E: CE?@6ICO:/ CE?@6IC&: AF>?E&:


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! Una cermica vtrea es por de0inicin una cermica parcialmente cristalina4 de

grano muy 0ino y *ue se obtiene por calentamiento de un vidrio cermico susceptible

de e)perimentar una cristalizacin controlada.

! 3o todos los vidrios cermicos pueden e)perimentar cristalizacin parcial por

tratamiento t$rmico.

! ,as cermicas vtreas tienen como mnimo el 8 = cristalizado pudiendo llegar al

H8 = de su volumen.

,as propiedades mecnicas son superiores a las del vidrio de procedencia.

:e pueden obtener por dos vas/

9 con0ormar el vidrio de partida por m$todos sencillos.

9 p ro cede r a la desvitri0icacin del vidrio con0ormado. O

9 Con 0orma donde polvos en estado vtreo.

9 Besvitri0icacin simultnea a la sinterizacin.

Esta #ltima va es la *ue proporciona meores propi edades mecnicas.

Clasi0icacin de los materiales cermicos en base a su aplicacin/

FAMILIAS DE CERMICOS:


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VIDRIOS CERMICOS O CERMICAS VTREAS

Obtencin por/

:oplado

Centri0ugado

6oldeo a presin

>ratamientos de temple sobre el vidrio plano/ se somete al vidrio a temperaturas

superiores a las de transicin vtrea pero in0eriores a la de 0usin4 al en0riar

rpidamente se crean en el material a nivel super0icial tensiones de compresin *ue

meoran sus propiedades.

Aitrocermicas/ se elaboran como un vidrio y posteriormente un tratamiento de

desvitri0icacin logrando una trans0ormacin del vidrio en cristal del 8 =4

meorando/

! ropiedades mecnicas.

! ?esistencia al c2o*ue t$rmico.

! Bisminucin del coe0iciente de dilatacin t$rmica.


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En su 0abricacin al aumentar la temperatura se promueve la aparicin de una 0ase

l*uida *ue al en0riar une los granos.

FAMILIAS DE CERMICOS: ABRASIVOS Y REFRACTARIOS

&'?&:IAO:/ :e destinan al corte o desgaste de materiales. :on :iC4 alumina4 etc4

*ue se aglomeran en una 0ase metlica4 cermica4 polim$rica4 ...

(6uelas4 lias4 discos de corte%

?E


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En contraste tambi$n 2ay cermicos de elevada conductividad t$rmica4 inica4

0erromagnetismo4 piezoelectricidad4 y cermicas con transparencia ptica.

:u utilizacin actual4 sobre todo por 0unciones el$ctricas y magn$ticas.

:us limitaciones/ la 0iabilidad4 la di0icultad de diseJo y el coste.


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:E6ICO3BUC>O?E:

6ateriales electrnicos o semiconductores

,os semiconductores tienen propiedades el$ctricas intermedias entre los

conductores y los aislantes el$ctricos.

K3o son importantes por su volumen pero s son e)tremadamente importantes por

su avanzada tecnologa.

K,a in0ormacin 2oy da se transmite por luz a trav$s de sistemas de 0ibras pticas4

los semiconductores convierten las seJales el$ctricas en luz y viceversa.

KEl ms importante de los materiales electrnicos es el silicio puro4 al *ue se puedemodi0icar para cambiar sus caractersticas el$ctricas. Con estos materiales se 2an

podido crear 0abricarlos circuitos integrados *ue 2an revolucionado la industria

electrnica y de ordenadores.


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Mate!a"e# C$%&'e#t$#Constan de dos o ms materiales 0sicamente distintos yseparables mecnicamente (di0ieren en 0orma y

composicin *umica y son insolubles entre s%ueden 0abricarse mezclando los distintos materiales detal 0orma *ue la dispersin de un material en el otropueda 2acerse de manera controlada,as propiedades son superiores4 y posiblemente #nicasen alg#n aspecto especi0ico4 a las propiedades de loscomponentes por separado

Con los compuestos se 0abrican materiales ligeros4resistentes4 d#ctiles4 con resistencia a las altastemperaturas *ue no pueden obtenerse de otro modo.

>ambi$n se pueden 0abricar 2erramientas de cortemuy resistentes al impacto *ue de otra manera seran*uebradizas. E. Concreto4 concreto armado4 la madera

contra c2apada4 0ibra de vidrio4 etc.

I()'#t!a U#$#ae$(*'t!+a &las4 0uselae4 tren de

aterrizaea't$%,-!"e# Carroceras4 parrillas4

parac2o*ues

(*'t!+a Cascos4 cubiertas4mstiles

'/%!+a ?ecipientes de presin)e&$te# CaJas de pescar4 palos

de gol0


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ara ingeniera4 los materiales compuestos ms importantes son/

lsticos re0orzados con 0ibras Concreto &s0alto 6adera 6ateriales compuestos de matriz metlica y matriz cermica


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ropiedades de los materiales

ropiedades mecnicas

Beterminan como responde un material al aplicrsele una 0uerza o es0uerzo. In0luyen en la 0acilidad con *ue puede ser con0ormando. ,as ms comunes son/ resistencia mecnica ductilidad rigidez del material resistencia al impacto desgaste

P$&!e)a)e# 0/#!+a#


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Beterminan cmo se comporta un material desde el punto de vista el$ctrico4magn$tico4 ptico4 t$rmico y elstico.

Bependen tanto de la estructura como del procesamiento de los materiales.

P$&!e)a)e# '/%!+a#

Comprenden las 0uerzas de enlace (debido a la composicin% y su comportamientoante medios agresivos (corrosividad%.

e*ueJos cambios en la composicin pueden alterar 0uertemente las propiedades0sicas.

Importancia de las propiedades pticas

Instrumentos pticos

Laser y aplicaciones

>emperatura


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,os cambios de temperatura alteran las propiedades del material. ,a resistencia de la mayora de los metales disminuye con0orme la

temperatura aumenta. ,as temperaturas muy baas pueden causar *ue el metal 0alle por 0ragilidad

aun cuando la carga aplicada sea baa. ,as temperaturas altas tambi$n pueden modi0icar la estructura de las

sustancias cermicas o provocar *ue los polmeros se derritan o carbonicen.


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Estructura cristalina de un semiconductor.

Electrones y 2uecos.

Estructura de enlaces covalentes Cristal tetra$drico con un tomo en cada v$rtice

T= 0K

T> 0K Hueco

:emiconductores intrnsecos/ estructura cristalina de un solo tipo de tomos


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Caracterstica/ n L p L ni ar electrn!2ueco Generacin (agitacin t$rmica% ?ecombinacin (centros de recombinacin%

rocesos de generacin y recombinacin.

Aida media de los portadores 3aturaleza de los centros de recombinacin E0ectos de los centros de recombinacin

6ecanismo de contribucin del 2ueco a la conduccin.

,os electrones de valencia ligados +saltan-4 con relativa 0acilidad4 al 2ueco

deado por otro electrn al pasar a su estado libre.

CO3BUCCIO3 E3 :E6ICO3BUC>O?E:

&plicacin de un campo el$ctrico a un semiconductor intrnseco

Bensidad de corriente

J L ME

Conductividad

NLqni(Un1Up)

Bistribucin en energa de los electrones libres en un semiconductor


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O,I6E?O:

Un polmero es una mol$cula muy grande o macromol$cula constituida por la unin

repetida de muc2as unidades pe*ueJas (monmeros% a trav$s de enlaces

covalentes.

Bentro de los polmeros sint$ticos4 el ms simple es el &$"!et!"e($4 siendo el et!"e($el monmero a partir del cual se 0orma/

,a unidad estructural *ue se repite a lo largo de la cadena polim$rica se denomina

unidad repetitiva y la reaccin en la cual los monmeros se unen entre s para0ormar el polmero se denomina reaccin de polimerizacin.

CLASIFICACION DE POLIMEROS

E)isten di0erentes 0ormas de clasi0icar a los polmeros/

a% seg#n su +$%&$#!+!,(/

HOMOPOLMEROS/ 0ormados por una #nica unidad repetitiva.

E. / polimetacrilato de metilo


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COO,I6E?O:/ 0ormados por ms de una unidad repetitiva.

E. / monmeros/

Unidades repetitivas/

Estas unidades repetitivas pueden distriburse de distintas maneras a lo largo de la

cadena del polmero. or eemplo/

al azar &&'''&'&'&'''&&&'''&''&'&'&'en 0orma alternada &'&'&'&'&'&'&'&'&'

en blo*ue &&&&'''&&&&'''&&&&'''

,os copolmeros presentan propiedades intermedias entre las de los 2omopolmeros

*ue se 0ormaran a partir de cada tipo de monmero por separado.

b% seg#n su e#t'+t'a

lineales/ 0ormados por monmeros di0uncionales. E./ polietileno4 poliestireno. rami0icados/ se re*uiere el agregado de monmeros tri0uncionales4 por

eemplo4 glicerol. Entrecruzados/ :e 0orma un material compuesto por una mol$cula

tridimensional contnua4 toda ella unida por enlaces covalentes (resinas urea0ormalde2do y

0enol!0ormalde2do%.

c% seg#n la reaccin de polimerizacin/

K olimerizacin por reaccin en cadena (o adicin%


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:e genera una partcula reactiva (radical4 anin o catin% a partir de una mol$cula de

monmero y $sta se adiciona a otro monmero de manera repetitiva.

E. / olimerizacin de monmeros vinlicos/

M El alco2ol vinlico no e)iste como monmero4 ya *ue esta mol$cula e)iste en la

0orma ceto4 es decir4 como acetalde2do. El alco2ol polivinlico se obtiene por

2idrlisis del grupo acetato del acetato de polivinilo.

K polimerizacin por crecimiento en pasos (o condensacin%

,os monmeros *ue reaccionan tienen un grupo 0uncional reactivo en cada e)tremo

de la mol$cula y la unin entre los monmeros re*uiere la p$rdida de una mol$cula

pe*ueJa4 normalmente QO.

E. / reaccin de esteri0icaci

Eemplos de polmeros de condensacin son los poli$steres y las poliamidas4 entreotros.


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d% seg#n su comportamiento 0rente al calor

termoplsticos/ son a*uellos *ue tras ablandarse o 0undirse por e0ecto del

calor4 recuperan sus propiedades originales luego de en0riarse.

En general son polmeros lineales4 con bao < y solubles en disolventes orgnicos.

E. / derivados polietil$nicos4 poliamidas.

termoestables/ son a*uellos *ue luego del calentamiento se convierten en

slidos ms rgidos *ue los polmeros originales. Esta caracterstica se debe

normalmente a una polimerizacin adicional o de entrecruzamiento. :uelen

ser insolubles en disolventes orgnicos y se descomponen a altas

temperaturas.

E. / ba*uelita

e% seg#n su rea de aplicacin/

plsticos elastmeros 0ibras acabados de super0icie adhesivos

E:>E?EOI:O6E?I& E3 O,I6E?O: AI3I,ICO:

,os monmeros del tipo QCLCQ? polimerizan casi e)clusivamente de una manera

cabezacola4 ubicando los grupos ? separados por grupos RCQ!.

E)isten tres ordenamientos posibles del grupo ? con respecto al plano del es*ueleto

carbonado del polmero/


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a) ISOTACTICO/ con todos los grupos ? 2acia el mismo lado de una cadena

e)tendida.

b) SINDIOTACTICO/ con los grupos ? alternando de uno a otro lado.

c) ATACTICO/ con los grupos ? distribudos al azar.

E:>?UC>U?& S ?OIEB&BE: BE ,O: O,I6E?O:

,as propiedades de un polmero estn relacionadas con su estructura4 es decir4 con

el tipo de tomos y la disposicin de $stos en la macromol$cula. :in embargo4 para

poder e)plicar las propiedades 0sicas de un polmero 2ay *ue tener en cuenta no

slo los enlaces covalentes de su estructura sino tambi$n las interacciones o

0uerzas intermoleculares (atracciones dipolo!dipolo4 uniones por puente de

2idrgeno4 0uerzas de van der Taals% *ue mantienen untas las cadenas

polim$ricas.

,os polmeros lineales4 los *ue contengan rami0icaciones cortas y a*u$llos con altatacticidad podrn disponerse en una red cristalina tridimensional4 ya *ue el buen

empa*uetamiento de las cadenas polim$ricas 0avorecer su acercamiento y la

accin de 0uerzas intermoleculares intensas entre ellas. or el contrario4 cadenas

laterales voluminosas y espaciadas irregularmente impiden la cristalinidad.

En todo polmero e)isten zonas cristalinas y amor0as y el predominio de una zona

sobre la otra determinar el grado de grado de cristalinidad del polmero4 el cual es

un 0actor importante en la determinacin de sus propiedades.


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,as 0ibras sint$ticas (poli$steres4 poliacrilonitrilos4 poliamidas4 poliuretanos% se

caracterizan por estar 0ormadas por macromol$culas lineales y con grupos polares

en su estructura. :on estos grupos los *ue participan en las intensas atracciones

*ue se generan entre las cadenas polim$ricas4 manteni$ndolas e)tendidas y

evitando el deslizamiento de unas sobre otras. En poli$steres y poliacrilonitrilos las

0uerzas intermoleculares son del tipo dipolo!dipolo debidas a los grupos carbonilo y

nitrilo4 respectivamente/

estructura cerámica de metafisica.d

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