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Ceramica tecnica e industriale - il materiale versatile con un futuro

Le ceramiche ingegneristiche sono chiamate anche ceramiche tecniche, ceramiche industriali, ceramiche industriali o ceramiche ad alte prestazioni. In linea di principio, è costituita dagli stessi materiali di base della ceramica, che vengono prodotti per scopi sanitari o decorativi. Le diverse proprietà dei materiali derivano dai diversi processi di produzione.

Fabbricazione di ceramica tecnica

I materiali di partenza di questi materiali ceramici sono una polvere cristallina, un legante organico e un liquido. La massa risultante ottiene le proprietà desiderate del materiale mediante sinterizzazione. La granulometria del materiale di partenza, la temperatura di cottura, l'atmosfera di cottura utilizzata e il processo di cottura determinano in gran parte queste proprietà. Anche la forma dei componenti ceramici influenza le proprietà del materiale. Le tacche e gli angoli del componente aumentano così la sua tendenza alla frattura fragile. D'altra parte, componenti infinitamente grandi e di forma arbitraria non sono realizzabili. Il problema sta nel fatto che una struttura omogenea ed uniforme deve essere garantita con un apporto di calore possibile solo dall'esterno. I limiti per le dimensioni sono di circa 30 cm di diametro e 3 m di lunghezza. Attualmente ci sono circa 40 produttori in tutto il mondo in grado di farlo.

Proprietà della ceramica ingegneristica

I materiali ceramici utilizzati nella tecnologia possono avere proprietà molto diverse. Esistono materiali ad alta o bassa conducibilità termica, così come isolatori elettrici, semiconduttori e materiali piezoelettrici. Alcuni componenti ceramici possono resistere a temperature fino a 1.000 °C. I materiali prodotti in questo modo sono spesso molto duri, ma anche fragili, ed hanno un'alta resistenza all'usura ed all'abrasione. Hanno una bassa dilatazione termica e sono resistenti alla corrosione. Per le applicazioni mediche, l'elevata biocompatibilità della ceramica è decisiva.
Nonostante tutte le loro proprietà positive, i materiali ceramici hanno anche un grande svantaggio. Sono fragili e quindi si rompono molto più velocemente dei metalli. Lo sviluppo dei compositi in fibra ceramica ha portato una via d'uscita, almeno in parte.

Applicazioni dei componenti in ceramica

Con il crescente sviluppo dei materiali, la ceramica ingegneristica sta conquistando sempre più campi d'applicazione. Molti componenti in ceramica si trovano nell'ingegneria elettrica. Lì vengono utilizzati principalmente come isolanti. Tuttavia, vi sono anche applicazioni come semiconduttori e conduttori caldi e freddi. Un altro tipo di isolamento è offerto dai materiali ceramici nella tecnologia automobilistica e del riscaldamento. Qui viene sfruttata la resistenza al calore dei materiali. Si possono trovare, ad esempio, nelle candele delle automobili, nelle parti del motore o nelle pale delle turbine. La resistenza all'usura e la buona biocompatibilità hanno reso la ceramica ingegneristica onnipresente nella tecnologia medica. Viene utilizzata, ad esempio, come materiale per protesi ossee o dentistiche. Tutti conoscono la ceramica piezoelettrica come un quarzo oscillante negli orologi al quarzo. Un altro grande campo di applicazione di questa ceramica è quello delle pompe di iniezione del carburante nei veicoli. Inoltre, sono spesso utilizzate, ad esempio, per generare ultrasuoni.