Ledande keramik

Ledande keramik, avancerade industriella material som på grund av modifieringar i sin struktur fungerar som elektriska ledare.

förutom de välkända fysikaliska egenskaperna hos keramiska material-hårdhet, tryckhållfasthet, brittleness—finns egenskapen för elektrisk resistivitet. De flesta keramik motstår flödet av elektrisk ström, och av denna anledning har keramiska material som porslin traditionellt gjorts till elektriska isolatorer. Vissa keramik är dock utmärkta ledare av el. De flesta av dessa ledare är avancerade keramik, moderna material vars egenskaper modifieras genom exakt kontroll över deras tillverkning från pulver till produkter. Egenskaperna och tillverkningen av avancerad keramik beskrivs i artikeln avancerad keramik. Denna artikel ger en undersökning av egenskaper och tillämpningar av flera elektriskt ledande avancerade keramik.

orsakerna till resistivitet i de flesta keramik beskrivs i artikeln keramisk sammansättning och egenskaper. I denna artikel kan ursprunget till konduktivitet i keramik förklaras kortfattat. Elektrisk ledningsförmåga i keramik, som i de flesta material, är av två typer: elektronisk och jonisk. Elektronisk ledning är passagen av fria elektroner genom ett material. I keramik tillåter de joniska bindningarna som håller atomerna ihop inte fria elektroner. I vissa fall kan emellertid föroreningar av olika Valens (det vill säga med olika antal bindningselektroner) inkluderas i materialet, och dessa föroreningar kan fungera som givare eller acceptorer av elektroner. I andra fall kan övergångsmetaller eller sällsynta jordartsmetaller med varierande Valens inkluderas; dessa föroreningar kan fungera som centrum för polaroner-elektronarter som skapar små regioner med lokal polarisering när de flyttar från atom till atom. Elektroniskt ledande keramik används som motstånd, elektroder och värmeelement.

jonisk ledning består av transitering av joner (atomer med positiv eller negativ laddning) från en plats till en annan via punktfel som kallas lediga platser i kristallgitteret. Vid normala omgivningstemperaturer sker mycket liten jonhoppning, eftersom atomerna har relativt låga energitillstånd. Vid höga temperaturer blir dock lediga platser mobila, och vissa keramik uppvisar vad som kallas snabb jonledning. Dessa keramik är särskilt användbara i gassensorer, bränsleceller och batterier.