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Guías de materiales: propiedades de los materiales y tablas de comparación
Peso específico
Esta tabla muestra la gravedad específica de los materiales, es decir, la densidad de un material en relación con la densidad del agua.
En comparación con los metales, la cerámica tiende a tener menos de la mitad de la densidad. Además, el tungsteno es más pesado que el plomo y tiene aproximadamente el mismo peso que el oro, lo que lo convierte en un material inusualmente denso. Por esta razón, el tungsteno se usa a menudo como blindaje contra la radiación.
Gráfico comparativo del peso especifico
Dureza
Este gráfico muestra la dureza de varios materiales medida por la dureza Vickers.
La cerámica suele ser mucho más dura que los metales de uso común. Esto significa que tienen una mayor resistencia al desgaste y son ampliamente utilizados como materiales resistentes a la abrasión.
Gráfico comparativo de dureza
Módulo de Young
Cuanto mayor sea el módulo de Young de un determinado material, más rígido es y mejor puede soportar las tensiones.
En comparación con otros materiales, la cerámica, el tungsteno y el molibdeno tienen un módulo de Young muy alto.
Gráfico comparativo del módulo de Young
Tenacidad a la fractura
La tenacidad a la fractura se puede definir como la resistencia al crecimiento de grietas.
En general, las cerámicas son extremadamente frágiles. Sin embargo, entre ellas, el óxido de circonio tiene una alta resistencia a la fractura y se usa a menudo en cuchillos de cocina, tijeras y bolas de demolición.
Gráfico comparativo de tenacidad a la fractura
Temperatura máxima de uso
La temperatura máxima de uso determina el rango de temperatura en el que se puede utilizar un material. Varía según el ambiente. Los materiales con un punto de fusión elevado, como el tungsteno, el molibdeno y la cerámica, tienen diversas aplicaciones que requieren una gran resistencia al calor. Por ejemplo, materiales para hornos, crisoles y escudos térmicos.
Gráfico comparativo de la temperatura máxima de uso
Resistencia a los choques térmicos
Rango de temperatura en el que un material puede soportar cambios rápidos de temperatura. Cuanto mayor sea la resistencia al choque térmico, menor será el riesgo de que el material se rompa debido a cambios bruscos de temperatura. El vidrio y la cerámica se rompen con facilidad en caso de cambios bruscos de temperatura. Sin embargo, el nitruro de boro, el cuarzo y el nitruro de silicio tienen una resistencia al choque térmico muy alta. Estos materiales se utilizan a menudo en componentes que deben soportar fluctuaciones extremas de temperatura.
Gráfico comparativo de resistencia al choque térmico
Conductividad térmica
Este gráfico muestra la capacidad de los diferentes materiales para transferir el calor.
Algunas cerámicas, como el nitruro de aluminio y el carburo de silicio, tienen una conductividad térmica alta, mientras que otras, como la zirconio, tienen una conductividad muy baja. El tungsteno y el molibdeno conducen bien el calor.
Cuadro comparativo de conductividad térmica
Coeficiente de termoexpansión
Coeficiente de expansión del material en respuesta a un cambio de temperatura.
Dado que la cerámica, el tungsteno y el molibdeno tienen un bajo coeficiente de expansión térmica, el cambio de forma en respuesta al cambio de temperatura es mínimo.
Gráfico comparativo del coeficiente de dilatación térmica
Resistividad eléctrica
La resistividad eléctrica, también conocida como resistividad volumétrica, es una propiedad que explica lo difícil que es para la electricidad pasar a través de un material. La cerámica en general tiene una alta resistividad eléctrica. Por lo tanto, se utilizan comúnmente como materiales aislantes. Algunas cerámicas tienen propiedades electro conductoras, como el Sic.
Gráfico de resistividad eléctrica
Permeabilidad relativa
La permitividad describe la polarización dieléctrica que se genera en un material cuando se le aplica un campo eléctrico. La permitividad relativa (también conocida como constante dieléctrica) es la permitividad de un material en relación con la permitividad del vacío. Cuanto menor sea la permitividad relativa, menor será la polarización dieléctrica que se establece en un material. Por lo tanto, el material apenas se ve afectado por los campos eléctricos circundantes. Por ello, su aplicación más extendida es en los equipos de procesamiento de semiconductores.
Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión describe la capacidad de un material para resistir los efectos químicos o biológicos sin degradar sus propiedades o estructura. Dado que la cerámica tiene una alta resistencia a la corrosión, puede utilizarse en prótesis y otras piezas resistentes a la corrosión. El tungsteno resiste los ácidos y los álcalis de forma similar a la cerámica.
Conductibilidad eléctrica
En general, las cerámicas avanzadas son materiales aislantes que no conducen la electricidad. Dependiendo del voltaje o la temperatura, algunos de ellos pueden convertirse en semiconductores.
Piezoelectricidad
Tras aplicar una tensión mecánica a los materiales, algunos de ellos generan carga eléctrica. Por el contrario, el efecto piezoeléctrico inverso se produce cuando se aplica un campo eléctrico y se genera una deformación del material. Los materiales cerámicos piezoeléctricos tienen una estructura policristalina. Un ejemplo de material piezoeléctrico es el titanato de plomo y circonio (PTZ).
