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CERÁMICA

El término cerámicos proviene de la palabra griega keramicos, que signifcacosa quemada, indicando de esta manera que las propiedades deseables deestos materiales generalmente se alcanzan, después de un tratamientotérmico a alta temperatura que se denomina cocción.

Los primeros indicios sobre la aparición de la cerámica, corresponde alNeolitico, alrededor del año !"" a.#, pero aunque lo $emos conocido conbastante retraso, $a% identifcadas cerámica de la cultura &aponesa de la islade 'omon, que datan del (",""" a.# % que representa impresiones de conc$as% cuerdas.

)ace apro*imadamente $ace !" años, los materiales más importantes de estaclase se denominan cerámicos tradicionales, que son aquellas para las cualesla materia prima de partida es arcilla+ los productos considerados dentro deesta amilia son porcelana fna, porcelana eléctrica, ladrillos, baldosas %también vidrios % cerámica reractarias. -espués se realizaron progresosimportantes para la industria electrónica, inormática, de comunicaciones,aeroespaciales, as como muc$as otras se basan en el tipo de material.

Los materiales cerámicos están constituidos de compuestos qumicos osoluciones comple&as, que contiene elementos metálicos % no metálicos. /ore&emplo, la al0mina 12l3456 es un o*ido cerámico que tiene aluminio 1metálico6% o*igeno 1no metálico6. Los materiales cerámicos se caracterizan por teneruna amplia gama de propiedades sicas % mecánicas.

E&emplos de cerámicos7 8eldespato, slice, caoln.

Las aplicaciones de los materiales cerámicos son mu% amplias. 9on e&emplos,los productos de alarera, los ladrillos % azule&os, la loza de cocina, losmateriales reractarios % los vidrios. 4tras aplicaciones inclu%en los imanes, losdispositivos electrónicos % los abrasivos.

En la ma%ora de las aplicaciones, los materiales cerámicos tienen unapropiedad esencial o una combinación particular de propiedades, que es básica


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para su desempeño en servicio. /or lo general, los materiales cerámicos sonduros, rágiles, tiene alto punto de usión, poseen alta resistencia a lacompresión, buena estabilidad qumica % tiene ba&a conductividad eléctrica %térmica. 9in embargo, también e*isten materiales cerámicos 1como la zirconiaestabilizada6, aunque son rágiles, tienen propiedades de tenacidad a la

ractura superiores a la de algunos metales. )a% cerámicos como el 9i# % el2:N que tienen propiedades de conductividad térmica parecidas a la de losmetales. ; otros más, se comporta como semiconductores eléctricos


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ESTRUCTURA TIPO A2X3

-espués de las arcillas, el 2l345 es el compuesto más ampliamente usado enlos materiales cerámicos. Dno de los polimoros del ó*ido de aluminio, 2l345, esconocido como corindón. La estructura del corindón consiste de una red$e*agonal de empacado compacto ormado por los iones.

E&emplo7 corindón.

ESTRUCTURA TIPO AMBNXP

Los compuestos cerámicos recuentemente contienen dos clases distintas deátomos metálicos. #on esta órmula qumica, tenemos dos amilias importantesde cerámicos7 la de perovskita % la de espinela.

ESTRUCTURA TIPO ESPINELA

El mineral espinela, que tiene por ormula qumica g2l34!. -a su nombre aotra amilia de compuestos cerámicos con estructura similar a la de la espinela.Los compuestos con estructura espinela tienen la ormula genérica 2


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MATERIALES CERÁMICOS

CLASIFICACIÓN POR SU ORIGEN

? #EHI:#29 N2=DH2LE9.

? #EHI:#29 =H2N984H2-29.

? #EHI:#29 9:N=J=:#29.

/4H 9D #2/4 -E 2/L:#2#:KN

? :-H:49.

? 2H#:LL2 #4#:-2.

? 2


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El arte de abricar vasi&as % piezas conormando % cociendo materialesarcillosos $a sido practicado por las más antiguas civilizaciones.

Dn grupo particularmente importante de la industria cerámica tradicional es elsector de reractarios. 2pro*imadamente el !"O de la industria reractariaconsiste en productos basados en la arcilla cocida. Las cerámicas tradicionales,o cerámicas a base de silicatos se producen en gran tonela&e % constitu%en unmercado importante.

Los materiales céramicos tradicionales están abricados con materias primasde %acimientos naturales con o sin proceso de benefciación para eliminarimpurezas tales como los materiales arcillosos. El conormado puede sermanual % el proceso de cocción se realiza en $ornos tradicionales 1$orno t0nel% ascendente6.

En cuanto a la microestructura, la ma%ora de los materiales cerámicostradicionales presenta un tamaño de grano grueso % una alta porosidad, visibleal microscopio óptico de no muc$os aumentos. La densidad llega 0nicamente aalcanzar valores del orden del (" al 3"O menor que la densidad =eórica delmaterial.

Sus característcas !"s !#$rta%tes s$%&

• El conormado puede ser manual % el proceso de cocción se realiza en$ornos tradicionales 1$orno t0nel, $ornos ascendentes, etc.6.

• La microestructura de la ma%ora de los materiales cerámicostradicionales presenta un tamaño de grano grueso % una alta porosidad,

visible al microscopio óptico de no muc$os aumentos 1La microestructurase puede estudiar u observar a niveles de microscopa óptica6.

• La densidad llega 0nicamente a alcanzar valores del orden del (" al 3"O menor que la densidad teórica del material.

• El nivel de los deectos en un material cerámico tradicional es del ordende milmetros.

MATERIALES CERÁMICOS& PROPIEDADES

? 2lta dureza.

? 2lta resistencia a compresión.

?


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? /untos débiles7 ragilidad % escasa fabilidad.

CERÁMICA A'AN(ADA

Los materiales cerámicos avanzados están abricados con materias primasartifciales que $an surido un importante proceso qumico para conseguir unapureza alta % una me&ora de sus caractersticas sicas. El proceso deconormado se realiza con equipos sofsticados, que inclu%en la utilización dealta temperatura % presión, por e&emplo, prensado isostático en caliente.

La microestructura es de grano fno % se tiene que resolver o estudiar pormedio de la microscopa electrónica. La densidad llega a alcanzar valores delorden del RR o (""O de la densidad teórica del material. =odo ello se traduceque en el nivel de los deectos en un material cerámico tradicional es del orden

de los milmetros. ientras que un material cerámico avanzado son del ordende las micras.

2s, los materiales cerámicos avanzados son aquellos productos de los cualesse espera que, dependiendo de las materias primas % composiciones utilizadas,posean7 e*celentes propiedades mecánicas ba&o condiciones e*tremas detensión, altas resistencias al desgaste o e*celentes propiedades eléctricas,magnéticas u ópticas, o bien e*cepcional resistencia a las altas temperaturas %ambientes corrosivos. =odas esas acompañadas de una densidad mu% inerior amuc$os de los productos a los que sustitu%en como por e&emplo acerosaleados, $acen que sus campos de aplicación sean innumerables.

Las propiedades enumeradas anteriormente $acen que las cerámicasavanzadas sean 0tiles como componentes de motores, quemadores,intercambiadores de calor. /or sus propiedades eléctricas son 0tiles comocapacitores piezoeléctricos, termistores, sustratos de circuitos integrados,aisladores, soportes de semiconductores, condensadores de alta tensión. /orsus propiedades ópticas se utilizan como ventanas de inrarro&o, construcciónde láseres % de lámparas de sodio de alta presión. /or su dureza % resistencia ala abrasión encuentran utilidad como $erramienta de corte. /or otro ladomuc$o de ellos son biocompatibles % pueden ser utilizados en el campo de lamedicina como implantes óseos.

9us caractersticas más importantes son7

• El proceso de conormado se realiza con equipos sofsticados, queinclu%en la utilización de alta temperatura % presión.


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• La microestructura es de grano fno % se tiene que resolver o estudiarpor medio de la microscopa electrónica.

• La densidad llega a alcanzar valores del orden del RR o ("" O de ladensidad teórica del material.

• El nivel de los deectos en un material cerámico avanzado es del ordende las micras.

Los materiales cerámicos avanzados se pueden defnir por las trescaractersticas siguientes7

(. /ara su abricación se usan materias primas de alta pureza 1RR,RR O6,con composición qumica % propiedades morológicas controladas.

3. El procesado está su&eto a un control preciso, tanto en el conormadocomo en la cocción.

5. Los productos tienen una microestructura bien controlada, que asegurasu alta fabilidad o respuesta a la utilización para la cual $a sido diseñada.

CARACTER)STICAS ENTRE LA TRADICIONAL * A'AN(ADAEl n0mero de materiales cerámicos dierentes es mu% elevado, pero todos ellostienen una serie de caractersticas en com0n7

9on materiales duros % rágiles.

9on mu% resistentes al desgaste, por eso, se usan para abricar $erramientasde corte.

9on mu% resistentes a la o*idación % a la corrosión.

9on inertes % biocompatibles, de a$ que sean mu% 0tiles en la abricación deprótesis % articulaciones en medicina.

/oseen puntos de usión altos, motivo por el cual resisten temperaturas máselevadas que los metales.

9on económicos, debido a que la materia prima de la que están compuestoses mu% barata, aunque su proceso de abricación resulte elevado.


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DIFERENCIA ENTRE CERÁMICA TRADICIONAL * A'AN(ADA

Estos diferen de los tradicionales en7

S El tipo de materia prima empleada.S =ipo de proceso.S /ureza qumicaS =amaño de partculaS /ropiedadesS 2plicacionesS étodos de conormado, sinterizado % acabado.

CLASIFICACIÓN DE CERÁMICOS A'AN(ADOS

Los cerámicos avanzados se pueden dividir en7

(. #erámicos estructurales o ingenieriles materiales destinados a laproducción % diseño de partes estructurales de máquinas.3. #erámicos electrónicos % eléctricos. 5. Hecubrimientos cerámicos !. #erámicos ambientales % de procesamiento qumico.T. #erámica óptica. #erámica térmica.>. #erámica Nuclear.


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POL'OS

Los polvos consisten de un con&unto de pequeñas unidades con ciertaspropiedades sicas que las distinguen de sus alrededores. Estas pequeñasunidades reciben el nombre de partculas. Dna partcula es una unidad sólidade material discreta, % puede ser simple o multiásica en composición. Dngrupo de partculas que están débilmente ligadas pueden comportarse comouna seudo partcula rágil a la cual s ele conoce un aglomerado. 9i estánligadas uertemente, las grandes partculas no son áciles de dispersar % sonconocidas como un agregado o un aglomerado duro.

Los enlaces en aglomerados duros generalmente son enlaces qumicosprimarios ormados por na reacción qumica o por sinterizado. En aglomeradosblandos, los relativamente débiles enlaces pueden ser tipo electrostático,magnético de van der Uaals o del tipo de ad$esión capilar.

La magnitud de la uerza inercial de una partcula relativa a la uerza superfcialtiene un eecto grande sobre el comportamiento de las partculas. 9e dice queun sistema de partculas es granular si la uerza gravitacionales predominanteósea que el material Cu%a libremente, un polvo si la uerza superfcial es delmismo orden que la uerza gravitacional que quiere decir aglomeranaturalmente, % el coloidal sin las partculas son tan fnas que las uerzas deinercia de una partcula son insignifcantes % las uerzas de inercia de unapartcula son insignifcantes % las uerzas superfciales dominan elcomportamiento.

CLASIFICACIÓN DE POL'OS CERÁMICOS

La separación es la clasifcación de las partculas están dentro de un rango depolvos grueso % fnas. La clasifcación podra ser distinguida de la separaciónsolido?Cuido. /ese a las dos unidades se superponen la operación. Laclasifcación es usual por el tamaño, pero también depende de otraspropiedades de las partculas7 densidad, orma de la partcula, eléctrica,magnética % de propiedades de superfcie. Las clasifcaciones de las partculasusualmente toman lugar en un trasporte de Cuido de un lquido o gas. Laclasifcación de los equipos generalmente operan en los rangos de ("""?".(micrones por la selectiva aplicaciones alguna de las siguientes uerzas7gravedad, arrastre, centriuga % de colisión.


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8iguras. Equipos de clasifcadores de aire 1a6 ciclón, 1b6 cámara de e*pansión,

1c6 comple&a clasifcadora de aire % 1d6 partculas clasifcadas basado sobreinercia.

=:/49 -E /4L49

La terminologa para describir un polvo es7V/artculas primarias son las unidades del polvo más pequeñas claramenteidentifcables. /ueden ser cristalinas o amoras % no son ácilmentedesintegradas en unas más pequeñas.V2glomerados son c0mulos de partculas primarias unidas, usualmente con untamaño W".( mm.V/artculas es un término general utilizado para partculas primarias %aglomerados.VXránulos son aglomerados grandes, usualmente entre ".(?( mm en diámetro.V8lóculos son cl0steres de partculas en una suspensión lquida.V#oloides son partculas fnas mantenidas en una suspensión lquida.V2gregados son constitu%entes grandes con un tamaño Y (mm, en unamezcla, por e&emplo grava en cemento para $acer concreto.

S)NTESIS

El paso de abricación de un polvo cerámico se defne como la sntesis de losmateriales cerámicos. /artimos de un polvo cerámico % lo preparamos paraormarlo mediante a triturado, molido, separación de impurezas, mezclado depolvos dierentes secados, secado por atomización para ormar aglomeradosblandos. /osteriormente se utiliza varias técnicas dierentes, comocompactación, moldeo en vita, e*trusión % moldeo por escurrimiento, para


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convertir polvos correctamente procesados a la orma deseada, conocidascomo cerámica verde. Las técnicas tradicionales de sntesis para algunosmateriales cerámicos de uso com0n para la manuactura de los polvoscerámicos también se conocen como el proceso mezcla de ó*idos.

9e utiliza la trituradora % el molino a fn de reducir el tamaño de partcula delos minerales % liberar sicamente los minerales de interés del resto delmineral ganga.

El molino de bolas es un procedimiento para reducir aun más el tamaño de losminerales % para mezclar los distintos polvos utilizados para la abricación deciertos materiales cerámicos.

Li*iviación es un proceso el cual se utiliza ácidos o álcalis para disolver unmineral. /or lo com0n, esto se eect0a para obtener en solución el metal que sedesea.

La calcinación se refere a calentar un mineral o un producto intermedio con elob&eto de descomponerlo por e&emplo calentar el carbonato para eliminar el#43 % ormar un o*ido6 o eliminar el agua después de la des$idratación.

Los procesos qumicos pueden obtener con efciencia polvos qumicamente$omogéneos ultra fnos % de alta pureza. Estas técnicas como el sol?gel,sntesis $idrotérmicas, mecanoqumica, reacción qumica en estado sólido,reacción en soluciones liquidas, evaporación del lquido, reacción en asevapor, precipitación qumica, % secado por congelamiento. 2 pesar de su altapureza a menudo no es eectiva económicamente.

PRECIPITACIÓN

La adición de un precipitante qumico a una solución o un cambio en latemperatura o la presión puede disminuir el lmite de solubilidad % provocar laprecipitación de algunos de los compuestos que están en solución.


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COPRECIPITACIÓN

La coprecipitación, en la cual el precipitado % las impurezas separan de lasolución con&untamente. La postprecipitación, en la cual el precipitado principalpuede ser inicialmente puro, pero se impurifca más tarde por una segundasustancia. La postprecipitación generalmente ocurre a partir de soluciones

sobresaturadas.

)a% que notar que la coprecipitacion, por defnición, inclu%e sólo laimpurifcación de los precipitados por sustancias que normalmente sonsolubles. /or tanto el $ec$o de que dos sustancias precipiten con&untamente esinsufciente para clasifcar el enómeno como coprecipitacion. 9i trazas deó*idos de berilio son arrastradas tales que ambos compuestos son insolubles.9e $abla de recolección del primero % no de coprecipitacion+ cuando lasproporciones relativas de las sustancias no son e*tremas, es adecuado eltérmino precipitación simultánea. 9e reconocen dos grandes clases decoprecipitación7 la adsorción, que es el depósito de las impurezas sobre la

superfcie de las partculas. :ncluso en el caso de que las impurezasdepositadas sobre la superfcie de la partcula coloidales primas pasen aconstituir una especie de superfcie interna en el coloide coagulado, elenómeno es también considerado un proceso de adsorción.

La oclusión, se usa aqu para denotar el arrastre de impurezas en el interior delas partculas primarias, sea cual sea el mecanismo por el cual tenga lugar. -osde estos mecanismos son la ormación de las soluciones sólidas % el


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crecimiento de precipitado alrededor de los iones absorbidos. La inclusión, oatrapamiento delas bolsas de las aguas madres se producen recuentementeen la cristalización de las sales solubles, pero es relativamente de pocaimportancia en lo precipitados analticos. La inclusión de aguas madres en losintersticios de los precipitados coloidales es otro tipo de atrapamiento, que se

puede minimizar eligiendo adecuadamente las condiciones de la precipitaciónpara que de orma más compacta de precipitado. /ureza estiquiometria %tamaño

PROCESO BA*ER

El qumico austriaco Zarl


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ruta citratos, %a que los precursores que se emplean son citratos. En lneasgenerales, las etapas del proceso pec$ini son las siguientes7

(.? se prepara una disolución de alcó*idos metálicos, ó*idos, $idró*idos ocarbonatos en un ácido alacarbo*lico, como el ácido citrico, controlando larelación cationes7 carbo*ilato con el fn de asegurar una adecuada quelación %disolución de todas las especies.

3.? se añade un polialco$ol, como el etilenglicol, % se desarrolla la reacción depoliesterifcación entre este alco$ol % el ácido quelante, manteniendo ladisolución entre (""?(T" `#.

5.?se continua el calentamiento $asta que se elimina el agua % se desarrolle laresina polimérica sólida de poliéster con los iones precursores acomple&ados ensu estructura.

!.?se carboniza el material en el intervalo de temperatura comprendido entre

3T"?!""`# para proceder a la descomposición de la estructura orgánica de laresina.

T.? se calcina el polvo carbonizado a la temperatura adecuada para obtener laase cristalina deseada, que se suele presentar en ormas de agregados departculas nanométricas 13"?T"nm6.

Esta tecnologa se $a venido utilizando para obtención de supercondcutores dealta temperatura crtica, capacitores de titanatos % niobatos, oelectrodos parapilas de base ó*idos 1948#6 tipo perovskita.


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M,TODO SOL-GEL


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9ol7 9uspensión estable de partculas sólidas coloidales en un medio lquido 13?3"" nm + ("5?("R átomos por partcula6

-isolvente7 2gua, acuoso, alco$ol

acromoléculas 1protenas6 coloides reales

9ubdivididos en partculas menores E&7 /equeñas partculas de 2l0mina

Xel7 Hed 1porosa6 tridimensional ormada por intercone*ión de partculassólidas en un medio lquido

9u crecimiento lo limita el recipiente.

acromoléculas 1protenas6 coloides reales

Xel coloidal 9ubdivididos en partculas menores

Xel polimérico -isolvente7 )idrogelAalcogel.

Xeles secos7 @erogelAaerogel

enta&as del método sol?gel El método sol?gel es una alternativa en lapreparación de nanomateriales. 2 continuación se enumeran algunas de lasventa&as potenciales que presenta este método con respecto a las técnicastradicionales de sntesis7

(. u% alta $omogeneidad % pureza. 3. #ontrol total del tamaño de partcula.5. Ireas superfciales 1. inimización de la degradación térmica, debido a las ba&astemperaturas a las que se realizan todas las etapas. G. /osibilidad decontrolar la uncionalización, modifcando los precursores % las velocidadesde $idrólisis % condensación. R. #ontrol del tamaño de poro % la resistenciamecánica mediante la regulación de las condiciones de secado %enve&ecimiento.


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HD=2 #4L4:-2L ; /4L:EH:#2

Alcóxido

Los alcó*idos o alco$olatos son aquellos compuestos del tipo H4, siendo H ungrupo alquilo, 4 un átomo deo*geno % un ion metálico u otro tipo de catión.

Los alcó*idos se obtienen a partir de los respectivos alco$oles mediante sudesprotonación. 9e emplean bases uertes, por e&emplo $idruro de sodio, Na),o metales alcalinos normalmente sodio % potasio. En la reacción sedesprende $idrógeno.

H4) F Na) H4NaF F )3

http://www.quimica.es/enciclopedia/Ox%C3%ADgeno.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Ion.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Cati%C3%B3n.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Alcalino.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Sodio.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Potasio.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Hidr%C3%B3geno.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Ion.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Cati%C3%B3n.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Alcalino.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Sodio.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Potasio.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Hidr%C3%B3geno.htmlhttp://www.quimica.es/enciclopedia/Ox%C3%ADgeno.html


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En qumica inorgánica los alcó*idos se emplean como ligantes.

Heacciones que generan alcó*ido

/ara arrancar el protón del grupo 4) son necesarios bases uertes. #omo pore&emplo tenemos L-2, metil?litio, $idruros de metales alcalinos 1Z)6.

SOL-GEL

9ol?gel es un nombre genérico que engloba a una diversidad de técnicas cu%oob&etivo se alcanza un sólido de alta pureza con alta $omogeneidad a escalamolecular. En lneas generales en el proceso sol gel cabe dierenciar ! etapas7

(.? -esarrollo de una disolución coloidal de los precursores, es decir, unasuspensión estable de particulados de tamaño inerior a ( mm.

3.? Xelifcación de la disolución coloidal mediante diversas técnicas decoagulación?Coculación de los coloides7 enve&ecimiento, cambios en laconcentración, adición de un electrolito desestabilizante.

5.? secado del gel 1*erogel6.

!.? #alcinación del *erogel para obtener el material cerámico.

El ob&etivo sol?gel es desarrollar desde las unidades discretas 1",3 mm6 quepermanecen dispersas en un lquido 1lo que defne al sol6, $asta alcanzar unared tridimensional sólida que se e*tienden a toda la matriz lquida, que sera ladefnición del gel. 2ntes de la gelifcación, podemos medir viscosidades, %después de producirse ésta aparece la spropiedades elásticas. El *erogel está


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integrado por partculas nanométricas 13"?T"nm6 % de alta superfcieespecifca.

/odemos distinguir entre el sol?gel en ase acuosa o, en ase orgánica a partirde alcó*idos.

En los dos casos el proceso de obtención del gel comporta el desarrollo de unasetapas sucesivas de7

+.r$/ss- #$/!er0ac1% c$%.e%sac1%

En esta etapa se ormula el tamaño de las partculas primarias delsolido, conormado por cadenas qumicas polinucleares de los cationes,unidos por puentes qumicos o*o, $idro*o, aqua o cualquier otro aniónpuente 2. la ormulación ormal de estas reacciones utilizadas por /ierrees7 Heacción (7

Heacción 37

La ormación de un ó*ido metálico involucra la cone*ión de centrosmetálicos con puentes o*o 1?4?6 o $%dro*o 1?4)?6 para generarpolmeros metal?o*o or metal$%dro*o en la solución. El progreso de lareacción de polimerización da fnalmente lugar a la ormación de un gel,


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que consiste una red de enlaces ?4? interconectados en tresdimensiones rodeados de solvente.

GELIFICACIÓN&

#on el tiempo, la policondensación del alcó*ido de slice produce partculascoloidales que se enlazan unas con otras para ormar una estructuratridimensional. En este proceso, el catalizador &uega un papel importantedebido a la carga iónica de las partculas de slice, con una inCuencia directa enla velocidad de policondensación. 2s, a p) ba&o por e&emplo, las partculas deslice soportan cargas iónicas mu% pequeñas por lo que pueden c$ocar %agregarse ormando cadenas, dando lugar al gel polimérico.+ a otra escala detamaños, esto sera parecido a un plato de espaguetis. Este eecto se producecerca del punto isoeléctrico de la slice, a p)[(.>, donde la carga superfcial esnula. En caso contrario, a p) alto, donde la solubilidad es ma%or, las partculascrecen en tamaño relativo % disminu%en en n0mero, %a que las más pequeñasse disuelven 1curvatura positiva6, % la slice se ubica sobre las partculas másgrandes. En este caso, se orma un gel coloidal+ a modo de e&emplo visual, estegel es parecido a un bote de guisantes. Dna consecuencia directa de todo loplanteado anteriormente, los geles coloidales serán de menor superfcieespecfca % menor densidad.

EN'E4ECIDO&

9eg0n pasa el tiempo tras la gelifcación, la red sólida inmersa en el lquidocontin0a su evolución. Este proceso de enve&ecimiento consta de tres pasos7continuación de la polimerización, sinéresis % maduración La polimerización delos grupos $idro*ilo que no $aban reaccionado aumenta la conectividad de lared+ este proceso sucede a la vez que un cierto encogimiento. La sinéresis es el

encogimiento espontáneo e irreversible de la red gelifcada, es el resultado dela e*pulsión del lquido de los poros. El lquido Cu%e a través de los poros deacuerdo con la le% de -arc%, que establece que el Cu&o J es proporcional algradiente de la presión del lquido 1/L6

... donde $L es la viscosidad del lquido % - es su permeabilidad.

Este proceso depende muc$o del catalizador correspondiendo el mnimo alpunto isoeléctrico 1p)[(.> para la slice6 cuando las partculas no estáncargadas.

8inalmente, la maduración se refere al proceso de disolución % reprecipitacióndebido a las dierencias de solubilidad que $a% entre superfcies con distintascurvaturas. Este proceso no produce encogimiento alguno de la red pero


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inCu%e en el ortalecimiento del gel, % depende de actores que aectan a lasolubilidad, como la temperatura, el p), la concentración % el tipo dedisolvente.

CURADO

#urado en los procesos sol?gel se lleva a cabo por aplicación de un tratamientotérmico, preparado el gel a la temperatura ambiente, seguido de un largoproceso de curado 1W(""`#6 para evitar la ormación de tensiones debido a lasuerzas capilares. El método sol?gel rápido, orece, sin embargo, un proceso decurado simple. =ras un corto tiempo de preparación de unos (T minutos se

completa la reacción de $idrolisis % condensación % se obtiene resinas viscosasque solo contiene un !O de lquido residual. /or tanto, se requiere un tiempode curado mu% corto para completar la evacuación del lquido % lograr lasolidifcación completa. -ebido a la Ce*ibilidad proporcionada por las colasorgánicas al esqueleto de slice, se elimina tensiones, obteniéndose productosmonolticos libres de rupturas.

SINTERI(ADO

Es un proceso de densifcación de la red conducido por la energa interacial. Lared sólida se mueve por Cu&o viscoso o por diusión para eliminar la porosidad.En geles con gran superfcie porosa, la uerza que gobierna este proceso es

sufcientemente grande como para producir el sinterizado a temperaturase*cepcionalmente ba&as, donde los procesos de transporte son relativamentelentos. -e $ec$o, la cinética de la densifcación en los geles no es sencilladebido a los procesos de des$idro*ilación % de rela&ación estructural. #omoe&emplo, /rassas et al. utilizaron una tasa constante de calentamiento paraestudiar el proceso de sinterizado en aerogeles 1>"?R"O de porosidad, ".(?".TgAcm5 de densidad6 % conclu%eron que estaban involucrados diversos


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mecanismos en dic$o proceso de sinterizado. /or deba&o de >""# el sinteradoocurre por procesos de diusión debido a reacciones qumicas, mientras quepor encima de >T"# el mecanismo de Cu&o viscoso comienza, cu%a energa deactivación depende del contenido en $idro*ilos.

Cat"/ss "c.aEs un proceso en la que la traserencia de protones desde un ácidoreduce la energa libre del estado de transición de una reacción. /ore&emplo, una reacción no catalizada de tautomerización cetoenólica seproduce con bastante lentitud, como consecuencia de la elevada energalibre de su estado de transición similar al carbanión. 9in embargo, ladonación de protones al átomo de o*geno reduce el carácter decarbanión del estado de transición, por lo que acelera la reacción.

Cat"/ss 5"sca

Es caracterstica de aquellas reacciones en las que ocurre unadesprotonación rápida % reversible del sutrato antes de la etapa lenta,determinante de la velocidad. En otras palabras si se aumenta lavelocidad por eliminación de protones mediante una base.


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*undamenta$s o+ Ceramic Po,der Processing and Synt'esis

By !erry A( Ring

Aná$isis químico

By -er.ert A( "aitinen% )a$ter E( -arris

/CERAM0CA AVA1A&A2

C+,ES.A /,+DAD SAL.+LLO

.A0EA 1 2 3


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Docente: Dr6 E..7 L1#e0

Almno: +n#$ 4arcelino .inoco 4ontes

33 de enero del 3516 Saltillo7 Coa*$

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