Cerámica conductora
Cerámica conductora, materiales industriales avanzados que, debido a modificaciones en su estructura, sirven como conductores eléctricos.
Además de las conocidas propiedades físicas de los materiales cerámicos (dureza, resistencia a la compresión, fragilidad), existe la propiedad de la resistividad eléctrica. La mayoría de las cerámicas resisten el flujo de corriente eléctrica, y por esta razón los materiales cerámicos como la porcelana se han convertido tradicionalmente en aislantes eléctricos. Algunas cerámicas, sin embargo, son excelentes conductores de electricidad. La mayoría de estos conductores son cerámicas avanzadas, materiales modernos cuyas propiedades se modifican a través de un control preciso sobre su fabricación de polvos en productos. Las propiedades y la fabricación de cerámica avanzada se describen en el artículo cerámica avanzada. Este artículo ofrece un estudio de las propiedades y aplicaciones de varias cerámicas avanzadas conductoras de electricidad.
Las causas de la resistividad en la mayoría de las cerámicas se describen en el artículo composición y propiedades de la cerámica. A los efectos de este artículo, los orígenes de la conductividad en la cerámica se pueden explicar brevemente. La conductividad eléctrica en cerámica, como en la mayoría de los materiales, es de dos tipos: electrónica e iónica. La conducción electrónica es el paso de electrones libres a través de un material. En cerámica, los enlaces iónicos que mantienen unidos a los átomos no permiten electrones libres. Sin embargo, en algunos casos, las impurezas de diferente valencia (es decir, que poseen diferentes números de electrones de enlace) pueden incluirse en el material, y estas impurezas pueden actuar como donantes o aceptadores de electrones. En otros casos, se pueden incluir metales de transición o elementos de tierras raras de valencia variable; estas impurezas pueden actuar como centros de polarones, especies de electrones que crean pequeñas regiones de polarización local a medida que se mueven de átomo a átomo. Las cerámicas conductoras electrónicas se utilizan como resistencias, electrodos y elementos calefactores.
La conducción iónica consiste en el tránsito de iones (átomos de carga positiva o negativa) de un sitio a otro a través de defectos puntuales llamados vacantes en la red cristalina. A temperaturas ambiente normales, se produce muy poco salto de iones, ya que los átomos se encuentran en estados de energía relativamente bajos. A altas temperaturas, sin embargo, las vacantes se vuelven móviles, y ciertas cerámicas exhiben lo que se conoce como conducción iónica rápida. Estas cerámicas son especialmente útiles en sensores de gas, pilas de combustible y baterías.
