Ceramica

La ceramica è considerata un materiale solido inorganico, non metallico, composto da atomi metallici, non metallici o metalloidi, principalmente tenuti in legami ionici o covalenti. Conosciuta per le sue proprietà di fragilità, la ceramica è dura, forte alla compressione e debole al taglio e alla tensione. Resistono anche all'erosione chimica e alle alte temperature. La ceramica fa parte della nostra vita quotidiana senza che ce ne rendiamo conto; ci circonda, dai prodotti per l'edilizia domestica e industriale, alle stoviglie, all'arte, fino ai dispositivi medici e ai microchip.

La ceramica occupa un posto speciale nella storia. L'uomo l'ha utilizzata inizialmente per realizzare oggetti in ceramica come vasi e altri utensili cavi. In origine, la ceramica veniva realizzata con argilla pura o miscelata con altri materiali, come la silice, per poi essere indurita e sinterizzata con il fuoco. In seguito, il rivestimento di smalti amorfi ha creato superfici lisce e colorate e ha ridotto la porosità.

Tradizionalmente, le materie prime utilizzate per la ceramica sono minerali simili all'argilla, come la caolinite. Più recentemente, le industrie hanno adottato ampiamente l'ossido di alluminio, noto anche come allumina. Le ceramiche avanzate contengono materiali come il carburo di silicio e il carburo di tungsteno, entrambi riconosciuti per la loro resistenza all'abrasione, che li rende utili nelle attrezzature di frantumazione e nelle operazioni minerarie. Anche le industrie mediche, elettriche ed elettroniche utilizzano ceramiche avanzate. Poiché le materie prime sono in via di esaurimento, è stata sviluppata la creazione di sabbia sintetica da utilizzare nella ceramica. La sabbia sintetica è una sabbia carente di argilla, miscelata con bentonite o altro materiale simile all'argilla per renderla adatta allo stampaggio.

I due tipi di ceramica sono cristallina e non cristallina. Le ceramiche cristalline non possono essere sottoposte a un'ampia gamma di lavorazioni; possono essere modellate in situ o formate con polveri e sinterizzate per formare un corpo solido. Le tecniche di formatura possono variare tra modellatura a mano, colata a scorrimento, colata a nastro, stampaggio a iniezione, pressatura a secco, ecc. Le ceramiche non cristalline sono fondamentalmente vetro e vengono solitamente formate attraverso la fusione. Per modellare il vetro si può portare il materiale ceramico a uno stato completamente fuso e fonderlo, oppure portarlo a uno stato semi-fuso (come il caramello) e soffiarlo in uno stampo.

I materiali ceramici hanno specifiche proprietà meccaniche, elettriche e ottiche. Le proprietà meccaniche si concentrano principalmente sulla resistenza del materiale, come l'elasticità, la resistenza alla trazione, la resistenza alla compressione, la resistenza al taglio, la tenacità e la duttilità alla frattura (bassa nei materiali fragili) e la durezza all'indentazione. Le proprietà elettriche riguardano i semiconduttori, la superconduttività, la ferroelettricità e i superset e un coefficiente termico positivo. Le proprietà ottiche si concentrano principalmente sui filtri ottici e sulle lunghezze d'onda guidate, contribuendo allo sviluppo delle fibre ottiche, della visione notturna, del settore militare, dei LED (Light Emitting Diode) e di varie altre tecnologie.