Fatti sorprendenti sulla ceramica che non conoscevi

La ceramica è ovunque, dal vasellame domestico ai componenti aerospaziali avanzati. Sebbene la maggior parte delle persone associ la ceramica a piatti o piastrelle fragili, questi materiali hanno proprietà incredibili che vanno ben oltre le aspettative. Ecco alcuni fatti sorprendenti sulla ceramica che cambieranno il vostro modo di vederla.

10 fatti sorprendenti sulla ceramica

1. Non temono le temperature elevate. Alcune ceramiche non si sciolgono nemmeno a temperature superiori a 2.000°C (3.600°F). Questa proprietà della ceramica la rende molto importante nei satelliti spaziali e nei motori a reazione.
2. In alcune aree sono più dure dell'acciaio. Il carburo di silicio e il carburo di boro sono tra i materiali più duri dell'acciaio. Non sono duri come i diamanti, ma ci si avvicinano.
3. Armature leggere. Le armature leggere possono essere realizzate grazie allo sviluppo di ceramiche avanzate che utilizzano i componenti allumina e carburo di boro. Queste armature combinano la leggerezza con la capacità di deviare i proiettili.
4. Gli impiantibiomedici sono a misura di corpo. La ceramica zirconia e la ceramica idrossiapatite sono state utilizzate per la realizzazione di corone dentali, protesi articolari e trapianti ossei grazie alla loro compatibilità e durezza.
5. Sono disponibili in varietà trasparenti. Esistono ceramiche trasparenti chiamate ossinitruro di alluminio (ALON), che hanno proprietà più forti del vetro, adatte a finestre blindate e sistemi ottici avanzati.
6. Sono utilizzati per alimentare l'elettronica. Lo smartphone, il computer e il televisore utilizzano dispositivi in ceramica come condensatori, semiconduttori e isolanti a causa dell'elevata resistenza elettrica.
7. È uno dei più antichi materiali artificiali conosciuti. La ceramica è stata prodotta dall'uomo per oltre 10.000 anni, dalle ceramiche alle superfici di scrittura.
8. È anche possibile rendere questi materiali molto più duri. La ceramica è un materiale fragile, ma la ceramica ingegnerizzata può essere resa resistente agli urti. Per questo motivo, le ceramiche ingegnerizzate sono utilizzate in applicazioni spaziali e militari.
9. Aiutano a combattere l'inquinamento. I filtri in ceramica purificano l'acqua e l'aria, e nelle automobili ci sono convertitori catalitici che utilizzano la ceramica per ridurre le emissioni.
10. Alcuni materiali hanno la capacità di autoripararsi. I ricercatori stanno lavorando su materiali autorigeneranti che saranno in grado di riparare piccole crepe nei materiali ceramici, con potenziali applicazioni negli aerei.

Nota: la spiegazione fornita è stata approfondita sul motivo per cui ogni ceramica è preferibile alle altre per determinati usi. Per ulteriori informazioni, è possibile visitare il sito Stanford Advanced Materials (SAM).

Ceramiche avanzate: Allumina, zirconia e altre varietà

Allumina

L'allumina, o ossido di alluminio, è un nome comune nel campo delle ceramiche avanzate. Questo composto è molto apprezzato per le sue proprietà di durezza, resistenza all'usura e isolamento elettrico. Resiste alle alte temperature e viene spesso utilizzato nella produzione di componenti per forni e altri oggetti refrattari. Nell'industria elettronica, è un materiale di base stabile utilizzato per realizzare circuiti integrati. In campo medico, viene impiantato grazie alla sua biocompatibilità.

Zirconia

La zirconia, comunemente chiamata anche "acciaio ceramico", ha le interessanti proprietà di resistenza, duttilità e incapacità di frenarsi o frantumarsi. Sebbene non sia biodegradabile e sia relativamente costosa, l'ossido di zirconio trova applicazioni molto importanti come ceramica strutturale, corone dentali e articolazioni dell'anca che resistono a sollecitazioni cicliche e sono abbastanza forti da sopportare sollecitazioni continue senza frenarsi o frantumarsi.

Nitruro di boro

Ilnitruro di boro ha un'elevata conducibilità termica combinata con un elevato isolamento elettrico; viene spesso definito "grafite bianca". Il nitruro di boro è altamente resistente all'ossidazione fino a 1000°C. Agisce come lubrificante e agente di distacco dagli stampi quando viene utilizzato in applicazioni ad alta temperatura come la lavorazione dei metalli e del vetro.

Carburo di boro

Il carburo di boro è uno dei materiali più duri che si conoscano, il che gli permette di essere utilizzato nei rivestimenti delle armature, nei giubbotti antiproiettile e nelle corazze dei veicoli. La sua relativa leggerezza, unita alla sua durezza, lo rende anche un composto cruciale nella sabbiatura, negli utensili da taglio e simili.

Domande frequenti

Quali sono i motivi per cui la ceramica viene utilizzata negli impianti medici?

Le ceramiche come l'allumina o la zirconia sono materiali biocompatibili, resistenti alla corrosione, non abrasivi e quindi adatti alle applicazioni negli impianti.

Tutte le ceramiche sono fragili per natura?

Le ceramiche convenzionali sono intrinsecamente fragili, ma le ceramiche moderne o ingegnerizzate, in particolare la zirconia, sono progettate per avere una minore fragilità e una maggiore tenacità.

In che modo il nitruro di boro è diverso dalla grafite?

Il nitruro di boro è un eccellente isolante elettrico, a differenza della grafite. Mantiene lo stesso livello di lubrificazione e di conducibilità termica.

Perché il carburo di boro viene utilizzato nella fabbricazione di armature?

Le sue proprietà di elevata durezza e resistenza balistica lo rendono eccezionalmente adatto ad assorbire e dissipare l'energia d'urto.

La ceramica conduce l'elettricità?

La ceramica è per lo più un isolante, ma esistono ossidi conduttori in grado di condurre bene l'elettricità.