Materiais Cerâmicos: Propriedades e Aplicações

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Materiais cerâmicos apesar da sua elevada fragilidade são candidatos atrativos para algumas aplicações, pois apresentam excelentes propriedades mecânicas e um desempenho excepcional (ZHANG et al., 2014, ZHENG et al., 2015). Os materiais cerâmicos são compostos formados entre elementos metálicos e não metálicos; na maioria das vezes são óxidos, nitretos e carbetos, em suma os materiais cerâmicos são considerados não metálicos e inorgânicos podendo ser subdivididos em duas grandes classes: as cerâmicas tradicionais que são os vidros, porcelanas, tijolos, abrasivos; e as cerâmicas avançadas que são as cerâmicas eletrônicas, refratários avançados, biocerâmicas (CALLISTER et al., 2012).
As cerâmicas são compostos formados entre elementos metálicos e não metálicos; na maioria das vezes, são óxidos, nitretos e carbetos. Em relação ao comportamento mecânico, os materiais cerâmicos são relativamente rígidos e resistentes – os valores de rigidez e resistência são comparáveis aos dos metais. Adicionalmente, as cerâmicas são tipicamente muito duras. (3) As cerâmicas são utilizadas em muitos componentes tecnológicos, como refratários, velas de ignição, dielétricos de capacitores, sensores, abrasivos, meios magnéticos de gravação etc. O ônibus espacial, por exemplo, emprega cerca de 25.000 pastilhas de cerâmica reutilizáveis, leves e muito porosas, que protegem a estrutura de alumínio contra o calor gerado durante a reentrada na atmosfera terrestre. Essas pastilhas são feitas de fibras de sílica pura e coloidal, revestidas com um vidro borossilicato. As cerâmicas também aparecem na natureza como óxidos e em materiais naturais; o corpo humano, por exemplo, tem uma incrível habilidade de produzir hidroxiapatita, que é uma cerâmica encontrada nos ossos e dentes. As cerâmicas são também usadas como revestimentos, assim, os vidrados são revestimentos aplicados em corpos cerâmicos; os esmaltes cerâmicos são revestimentos empregados em componentes metálicos. (2)
De modo geral, classifica-se as matérias-primas cerâmicas em dois grupos: (i) plásticos (materiais argilosos) e (ii) não plásticos (fundentes, inertes, carbonatos, talcos) (BORBA et al., 1996). As matérias-primas plásticas conferem importantes características na fase de conformação das peças cerâmicas, tais como trabalhabilidade e resistência mecânica a cru, e no processamento térmico, como estrutura e cor (MOTTA et al., 2002). As matérias-primas não-plásticas também atuam nas fases de conformação e secagem, diminuindo a retração das peças e favorecendo a secagem, e na fase do processamento térmico, quando desempenham o papel mais relevante, controlando as transformações, as deformações e a sinterização. Devido principalmente ao seu papel na fase de queima, os materiais não-plásticos são ainda qualificados de inertes, vitrificantes e fundentes (MOTTA et al., 2002). As argilas são as principais matérias-primas da indústria cerâmica e, portanto, são utilizadas em grandes quantidades. Para serem economicamente viáveis é necessário que essas matérias-primas tenham um custo de extração e beneficiamento baixo.
A grande diversidade de argila encontrada na superfície da Terra permite que se obtenham produtos cerâmicos com as mais diversas características tecnológicas. O entendimento das características físicas, químicas e mecânicas das argilas é fundamental no processamento cerâmico, a fim de se obter informações para a avaliação de seus usos específicos e obter produtos de boa qualidade (MOTTA et al., 2004). São exemplos, os pesquisadores, Dondi (1999), Hajjaji e colaboradores (2002), Sei et al. (2004), Dutra et al. (2006) e Grun (2007) que caracterizaram argilas de diferentes regiões do mundo, com o intuito de fornecer dados e parâmetros para seu uso como matéria-prima de produtos cerâmicos.
Segundo Carter e Norton (2007) existem duas classificações entre as cerâmicas: tradicionais e avançadas. As cerâmicas tradicionais são geralmente fabricadas a partir de matérias-primas naturais e processadas por métodos convencionais (GODINHO, 2004). As cerâmicas avançadas são feitas a partir de materiais altamente refinados ou sintéticos, e muitas vezes, têm microestruturas projetadas para otimizar as propriedades mecânicas (WACHTMAN et al., 2008). Enquanto as cerâmicas tradicionais à base de argila tem sido usada por mais de 25.000 anos, as cerâmicas avançadas foram desenvolvidas nos últimos 100 anos (CARTER & NORTON, 2007).
A cerâmica vermelha, também conhecida como cerâmica estrutural, é caracterizada por produtos oriundos da argila ou misturas contendo argila, através de moldagem, secagem e queima. Caracteriza-se pela cor vermelha de seus produtos, que são tijolos, blocos, telhas, tubos, lajes para forro, lajotas, vasos ornamentais e agregados leve de argila expandida (MOTTA, ZANARDO & CABRAL JUNIOR, 2001).
Os refratários são produtos que pertencem ao universo da cerâmica que possuem a característica principal de resistir às altas temperaturas (por definição, a sua temperatura de fusão deve ser superior a 1580°C). Não devem, porém, serem apenas resistentes ao calor, mas, possuírem também outras características como: baixo coeficiente de dilatação térmica, alta resistência à compressão, impactos, saltos térmicos, e não devem reagir com as substâncias as quais venham a ter contato (SANTOS, 1989).
Resistência mecânica aumenta quando o produto é aquecido em altas temperaturas: reações químicas
· Alta dureza
· Alta fragilidade
· Estrutura cristalina complexa
· Elevado ponto de fusão
· Bom isolemento térmico e elétrico
· Matéria prima de custo relativamente baixo
· Materiais cerâmicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos e nãometálicos (formam óxidos, nitretos e carbetos)
· Geralmente a ligação predominante é iônica 
· São mais resistêntes à altas temperaturas (devido ao elvado PF) e à ambientes severos que metais e polímeros 
· Em geral são leves
Os materiais cerâmicos podem ser classificados de acordo com a sua estrutura, propriedades e aplicações. Uma classificação conveniente é mostrada no diagrama da Figura - 2. 5. De acordo com essa figura os Materiais Cerâmicos se classificam em: 1) Vidros: 1.1) Vidros e 2.2) Vitros-Cerâmicos; 2) Produtos de Argila: 2.1) Produtos Estruturais de Argila, 2.2) Cerâmica de Louça Branca; 3) Refratários: 3.1) Refratários de Argila Cozida (Chamote), 3.2) Refratários de Sílica, 
3.3) Refratários Básico e 3.4) Refratários Especiais; 4) Abrasivos; 5) Cimentos; 6) Cerâmicas Avançadas
Maior dureza e rigidez quando comparadas aos aços; Maior resistência ao calor e à corrosão que metais e polímeros; São menos densas que a maioria dos metais e suas ligas; Os materiais usados na produção das cerâmicas são abundantes e mais baratos; A ligação atômica em cerâmicas é do tipo mista: covalente + iônica. Alta inércia química
https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/utilizacao_de_material_ceramico_em_aplicacoes_biologicas_0.pdf
http://www.metallum.com.br/22cbecimat/anais/PDF/105-055.pdf
http://www.pipe.ufpr.br/portal/defesas/dissertacao/211.pdf
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/17341/material/Cer%C3%A2micas.pdf
http://www.portalsaberlivre.com.br/manager/uploads/educacional/136130…