Cerámico

Breve cronología de vasijas de cerámica en diferentes estilos.

Una cerámica es cualquiera de los diversos materiales duros, quebradizos , resistentes al calor y a la corrosión que se fabrican dando forma y luego cociendo un material inorgánico, no metálico , como la arcilla , a alta temperatura. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Ejemplos comunes son la loza , la porcelana y el ladrillo .

Las primeras cerámicas hechas por humanos fueron ladrillos de arcilla cocida utilizados para construir muros de casas y otras estructuras. Otros objetos de cerámica como ollas, vasijas, jarrones y figurillas se hicieron de arcilla , ya sea sola o mezclada con otros materiales como sílice , endurecida por sinterización en fuego. Más tarde, las cerámicas se vidriaron y cocieron para crear superficies lisas y coloreadas, disminuyendo la porosidad mediante el uso de recubrimientos cerámicos vítreos y amorfos sobre los sustratos cerámicos cristalinos. ^{[ 3 ]} Las cerámicas ahora incluyen productos domésticos, industriales y de construcción, así como una amplia gama de materiales desarrollados para su uso en ingeniería cerámica avanzada, como semiconductores .

La palabra cerámica ^{[ a ]} proviene de la palabra griega antigua κεραμικός ( keramikós ), que significa "de o para cerámica " ^{[ 5 ]} ( de κέραμος ( kéramos ) ' arcilla de alfarero, teja, cerámica ' ). ^{[ 6 ]} La mención más antigua conocida de la raíz ceram- es el griego micénico ke-ra-me-we , trabajadores de la cerámica, escrito en escritura silábica Lineal B. ^{[ 7 ]} La ​​palabra cerámica puede usarse como adjetivo para describir un material, producto o proceso, o puede usarse como sustantivo, ya sea singular o, más comúnmente, como el sustantivo plural cerámicas . ^{[ 8 ]} 

El material cerámico es un material inorgánico , óxido metálico , nitruro o carburo . Algunos elementos, como el carbono o el silicio , pueden considerarse cerámicas. Los materiales cerámicos son frágiles, duros, resistentes a la compresión y débiles a la cizalladura y la tensión . Resisten la erosión química que se produce en otros materiales sometidos a ambientes ácidos o cáusticos . Generalmente, las cerámicas pueden soportar temperaturas muy elevadas, que oscilan entre 1000 °C y 1600 °C ^{[ 9 ]} (1800 °F y 3000 °F). ^{[ 10 ]}    

La cristalinidad de los materiales cerámicos varía ampliamente. Por lo general, las cerámicas cocidas son vitrificadas o semivitrificadas, como es el caso de la loza, el gres y la porcelana. La variación en la cristalinidad y la composición electrónica en los enlaces iónicos y covalentes hace que la mayoría de los materiales cerámicos sean buenos aislantes térmicos y eléctricos (investigados en ingeniería cerámica ). Con una gama tan amplia de opciones posibles para la composición/estructura de una cerámica (casi todos los elementos, casi todos los tipos de enlaces y todos los niveles de cristalinidad), la amplitud del tema es vasta, y los atributos identificables ( dureza , tenacidad , conductividad eléctrica ) son difíciles de especificar para el grupo en su conjunto. Las propiedades generales tales como alta temperatura de fusión, alta dureza, baja conductividad, altos módulos de elasticidad , resistencia química y baja ductilidad son la norma, ^{[ 11 ]} con excepciones conocidas a cada una de estas reglas ( cerámicas piezoeléctricas , cerámicas de baja temperatura de transición vítrea , cerámicas superconductoras ).

Los materiales compuestos como la fibra de vidrio y la fibra de carbono , si bien contienen materiales cerámicos, no se consideran parte de la familia de la cerámica. ^{[ 12 ]}

Los materiales cerámicos cristalinos altamente orientados no se prestan a una amplia gama de procesos. Los métodos para tratarlos suelen dividirse en dos categorías: o bien fabricar la cerámica con la forma deseada mediante reacción in situ , o bien dar forma a los polvos y luego sinterizarlos para formar un cuerpo sólido. Las técnicas de conformado cerámico incluyen el modelado manual (a veces con un proceso de rotación denominado torneado), el moldeo por colada , el moldeo por cinta (utilizado para fabricar condensadores cerámicos muy delgados), el moldeo por inyección , el prensado en seco y otras variantes.

Muchos expertos en cerámica no consideran cerámicos los materiales con carácter amorfo (no cristalino) (es decir, el vidrio), aunque la fabricación del vidrio implique varias etapas del proceso cerámico y sus propiedades mecánicas sean similares a las de los materiales cerámicos. Sin embargo, los tratamientos térmicos pueden convertir el vidrio en un material semicristalino conocido como vitrocerámica . ^{[ 13 ]}

Las materias primas cerámicas tradicionales incluyen minerales arcillosos como la caolinita , mientras que los materiales más recientes incluyen óxido de aluminio, más conocido como alúmina . Los materiales cerámicos modernos, clasificados como cerámicas avanzadas, incluyen carburo de silicio y carburo de tungsteno . Ambos son apreciados por su resistencia a la abrasión y, por lo tanto, se utilizan en aplicaciones como las placas de desgaste de los equipos de trituración en las operaciones mineras. Las cerámicas avanzadas también se utilizan en las industrias médica, eléctrica, electrónica y de blindaje.

Los seres humanos parecen haber estado fabricando su propia cerámica durante al menos 26.000 años, sometiendo arcilla y sílice a un calor intenso para fusionar y formar materiales cerámicos. Los más antiguos encontrados hasta ahora fueron en el sur de Europa central y eran figuras esculpidas, no platos. ^{[ 14 ]} La cerámica más antigua conocida se hacía mezclando productos animales con arcilla y cociéndola a hasta 800 °C (1.500 °F) . Si bien se han encontrado fragmentos de cerámica de hasta 19.000 años de antigüedad, no fue hasta unos 10.000 años después que la cerámica regular se hizo común. Un pueblo antiguo que se extendió por gran parte de Europa recibe su nombre por su uso de la cerámica: la cultura de la cerámica cordada . Estos primeros pueblos indoeuropeos decoraban su cerámica envolviéndola con cuerda mientras aún estaba húmeda. Cuando la cerámica se cocía, la cuerda se quemaba pero dejaba un patrón decorativo de surcos complejos en la superficie.  

La invención de la rueda condujo finalmente a la producción de cerámica más lisa y uniforme mediante la técnica de torneado, como el torno de alfarero . Las primeras cerámicas eran porosas y absorbían agua fácilmente. Esta técnica se volvió útil para más objetos con el descubrimiento de las técnicas de vidriado , que consistían en recubrir la cerámica con silicio, ceniza de hueso u otros materiales que podían fundirse y reformarse en una superficie vítrea, haciendo que la vasija fuera menos permeable al agua.

Las propiedades físicas de cualquier sustancia cerámica son resultado directo de su estructura cristalina y composición química. La química del estado sólido revela la conexión fundamental entre la microestructura y las propiedades, tales como las variaciones localizadas de densidad, la distribución del tamaño de grano, el tipo de porosidad y el contenido de segunda fase, las cuales pueden correlacionarse con propiedades cerámicas tales como la resistencia mecánica σ mediante la ecuación de Hall-Petch, la dureza , la tenacidad , la constante dieléctrica y las propiedades ópticas que exhiben los materiales transparentes .

La ceramografía es el arte y la ciencia de la preparación, el examen y la evaluación de microestructuras cerámicas. La evaluación y caracterización de microestructuras cerámicas se realizan a menudo en escalas espaciales similares a las utilizadas habitualmente en el campo emergente de la nanotecnología: desde nanómetros hasta decenas de micrómetros (μm). Esto se sitúa típicamente entre la longitud de onda mínima de la luz visible y el límite de resolución del ojo humano.

La microestructura incluye la mayoría de los granos, fases secundarias, límites de grano, poros, microfisuras, defectos estructurales y microindentaciones de dureza. La mayoría de las propiedades mecánicas, ópticas, térmicas, eléctricas y magnéticas del material se ven afectadas significativamente por la microestructura observada. El método de fabricación y las condiciones del proceso generalmente se indican a partir de la microestructura. La causa principal de muchas fallas en cerámicas es evidente en la microestructura pulida y clivada. Las propiedades físicas que constituyen el campo de la ciencia e ingeniería de materiales incluyen las siguientes:

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas son importantes en materiales estructurales y de construcción, así como en tejidos textiles. En la ciencia moderna de los materiales , la mecánica de la fractura es una herramienta fundamental para mejorar el rendimiento mecánico de materiales y componentes. Aplica la física de la tensión y la deformación , en particular las teorías de elasticidad y plasticidad , a los defectos cristalográficos microscópicos presentes en materiales reales para predecir la falla mecánica macroscópica de los cuerpos. La fractografía se utiliza ampliamente junto con la mecánica de la fractura para comprender las causas de las fallas y también para verificar las predicciones teóricas de falla con fallas reales.

Los materiales cerámicos suelen estar unidos por enlaces iónicos o covalentes . Un material unido por cualquiera de estos tipos de enlaces tiende a fracturarse antes de que se produzca cualquier deformación plástica , lo que resulta en una baja tenacidad y un comportamiento frágil. Además, debido a que estos materiales tienden a ser porosos, los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como concentradores de tensión , disminuyendo aún más la tenacidad y reduciendo la resistencia a la tracción . Todo esto, en conjunto, produce fallas catastróficas , a diferencia de los modos de falla más dúctiles de los metales.

Estos materiales sí presentan deformación plástica . Sin embargo, debido a la estructura rígida del material cristalino, existen muy pocos sistemas de deslizamiento disponibles para el movimiento de las dislocaciones , por lo que se deforman muy lentamente.

Para superar la fragilidad, el desarrollo de materiales cerámicos ha dado lugar a la clase de materiales compuestos de matriz cerámica , en los que las fibras cerámicas se incrustan y, mediante recubrimientos específicos, forman puentes fibrosos que atraviesan cualquier grieta. Este mecanismo aumenta sustancialmente la tenacidad a la fractura de dichas cerámicas. Los frenos de disco cerámicos son un ejemplo del uso de un material compuesto de matriz cerámica fabricado mediante un proceso específico.

Los científicos están trabajando en el desarrollo de materiales cerámicos que puedan soportar deformaciones significativas sin romperse. En 2024 se descubrió el primer material de este tipo que puede deformarse a temperatura ambiente. ^{[ 16 ]}

Mecanismos de endurecimiento

Se emplean diversas estrategias para mejorar la tenacidad de las cerámicas y prevenir la fractura. Estas incluyen la desviación de grietas, el endurecimiento por microgrietas, la formación de puentes entre grietas, la incorporación de partículas dúctiles y el endurecimiento por transformación.

La desviación de grietas es un mecanismo de endurecimiento que implica desviar las grietas de las vías de propagación más rápidas, evitando así fallas repentinas catastróficas. ^{[ 17 ]} Las grietas pueden desviarse mediante microestructuras como las fibras, como en el caso del uso de fibras de carburo de silicio para reforzar el material cerámico de disilicuro de molibdeno, detallado en un artículo de 1987. ^{[ 18 ]} Las segundas fases de desviación de grietas también pueden adoptar la forma de plaquetas , partículas o fibras. ^{[ 19 ]}

El endurecimiento por microfisuras implica la nucleación (creación) de microfisuras cerca de la punta de una fisura macroscópica donde se propaga, lo que reduce la tensión experimentada por la punta y, por lo tanto, la urgencia de la propagación de la fisura. ^{[ 20 ]} Para mejorar la tenacidad, se pueden incorporar partículas de segunda fase a la cerámica de manera que estén sujetas a microfisuración, lo que alivia la tensión para prevenir la fractura. ^{[ 21 ]}

El puenteo de grietas se produce cuando una fase de refuerzo discontinua y fuerte aplica una fuerza detrás de la punta de propagación de la grieta, lo que impide que esta se extienda. Estos puentes de segunda fase esencialmente fijan la grieta para evitar su propagación. El puenteo de grietas puede utilizarse para mejorar la tenacidad mediante la incorporación de filamentos de segunda fase en la cerámica, así como otras formas, para unir grietas. ^{[ 22 ]}

Los compuestos de matriz cerámica con partículas dúctiles están compuestos por partículas dúctiles , como metales, distribuidas en una matriz cerámica. Estas partículas aumentan la tenacidad al deformarse plásticamente para absorber energía y al unir las grietas que se propagan. Para lograr la máxima eficacia, las partículas deben estar aisladas entre sí. Las variantes más estudiadas de estos compuestos consisten en una matriz de alúmina y partículas metálicas de níquel, hierro, molibdeno, cobre o plata. ^{[ 23 ]}

El endurecimiento por transformación ocurre cuando un material experimenta una transformación de fase inducida por tensión. Algunas cerámicas son capaces de experimentar una transformación martensítica inducida por tensión, que implica una barrera de energía que debe superarse absorbiendo energía. ^{[ 24 ]} Las transformaciones martensíticas son transformaciones de cizallamiento sin difusión ^{[ 25 ]} que implican la transición entre una fase "austenítica" o "parental" que es estable a temperaturas más altas y una fase "martensítica" que es estable a temperaturas más bajas. ^{[ 26 ]} Debido a que la transformación absorbe energía, las transformaciones martensíticas inducidas por tensión pueden dificultar la propagación de grietas y aumentar la tenacidad. Un ejemplo clave de este fenómeno es la zirconia , cuya transformación martensítica implica una transformación de la estructura cristalina de una estructura cristalina tetragonal (la fase austenítica) a una estructura monoclínica . El aumento de volumen asociado con la transformación de tetragonal a monoclínica también alivia la tensión de tracción en la punta de la grieta, desalentando aún más el agrietamiento y aumentando la tenacidad. ^{[ 24 ]} Cuando las partículas de zirconia en una matriz cerámica se transforman durante la fabricación debido al enfriamiento, los campos de tensión alrededor de las partículas provocan la nucleación y propagación de microfisuras, lo que también puede mejorar la tenacidad del material. Estos campos de tensión, así como las propias partículas, también pueden contribuir a la desviación de las fisuras. ^{[ 27 ]}

Moldeado con hielo para mejorar las propiedades mecánicas

Si una cerámica se somete a una carga mecánica sustancial, puede experimentar un proceso denominado moldeo por congelación , que permite cierto control de la microestructura del producto cerámico y, por lo tanto, de sus propiedades mecánicas. Los ingenieros cerámicos utilizan esta técnica para ajustar las propiedades mecánicas a la aplicación deseada. En concreto, la resistencia aumenta al emplear esta técnica. El moldeo por congelación permite la creación de poros macroscópicos con una disposición unidireccional. Las aplicaciones de esta técnica de endurecimiento por óxido son importantes para las pilas de combustible de óxido sólido y los dispositivos de filtración de agua . ^{[ 28 ]}

Para procesar una muestra mediante la técnica de moldeo por hielo, se prepara una suspensión coloidal acuosa que contiene el polvo cerámico disuelto uniformemente disperso en todo el coloide, ^{[ 29 ]} por ejemplo, zirconia estabilizada con itria (YSZ). La solución se enfría de abajo hacia arriba en una plataforma que permite el enfriamiento unidireccional. Esto fuerza el crecimiento de cristales de hielo en consonancia con el enfriamiento unidireccional, y estos cristales de hielo empujan las partículas de YSZ disueltas hacia el frente de solidificación del límite de interfase sólido-líquido, lo que da como resultado cristales de hielo puros alineados unidireccionalmente junto a bolsas concentradas de partículas coloidales. A continuación, la muestra se calienta y, simultáneamente, se reduce la presión lo suficiente como para forzar la sublimación de los cristales de hielo y que las bolsas de YSZ comiencen a unirse para formar microestructuras cerámicas macroscópicamente alineadas. Finalmente, la muestra se sinteriza para completar la evaporación del agua residual y la consolidación final de la microestructura cerámica.

Durante la formación de moldes de hielo, se pueden controlar algunas variables para influir en el tamaño de los poros y la morfología de la microestructura. Estas variables importantes son la carga inicial de sólidos del coloide, la velocidad de enfriamiento, la temperatura y la duración de la sinterización, y el uso de ciertos aditivos que pueden influir en la morfología microestructural durante el proceso. Un buen conocimiento de estos parámetros es esencial para comprender las relaciones entre el procesamiento, la microestructura y las propiedades mecánicas de los materiales porosos anisotrópicos. ^{[ 30 ]}

Propiedades eléctricas

Semiconductores

Algunas cerámicas son semiconductores . La mayoría son óxidos de metales de transición , semiconductores II-VI, como el óxido de zinc . Si bien existen perspectivas de producción en masa de diodos emisores de luz (LED) azules a partir de óxido de zinc, los ceramistas están más interesados ​​en las propiedades eléctricas que muestran efectos de límite de grano . Uno de los más utilizados es el varistor. Estos dispositivos presentan la propiedad de que la resistencia cae bruscamente a un cierto voltaje umbral . Una vez que el voltaje a través del dispositivo alcanza el umbral, se produce una ruptura de la estructura eléctrica en las proximidades de los límites de grano, lo que resulta en una caída de su resistencia eléctrica de varios megaohmios a unos pocos cientos de ohmios . La principal ventaja de estos es que pueden disipar mucha energía y se autorreinician; después de que el voltaje a través del dispositivo cae por debajo del umbral, su resistencia vuelve a ser alta. Esto los hace ideales para aplicaciones de protección contra sobretensiones ; dado que existe control sobre el voltaje umbral y la tolerancia de energía, se utilizan en todo tipo de aplicaciones. La mejor demostración de su capacidad se encuentra en las subestaciones eléctricas , donde se emplean para proteger la infraestructura de los rayos . Ofrecen una respuesta rápida, requieren poco mantenimiento y no se degradan significativamente con el uso, lo que los convierte en dispositivos prácticamente ideales para esta aplicación. Las cerámicas semiconductoras también se emplean como sensores de gas . Al hacer pasar diversos gases sobre una cerámica policristalina, su resistencia eléctrica cambia. Mediante el ajuste a las posibles mezclas de gases, se pueden fabricar dispositivos muy económicos.

Superconductividad

En determinadas condiciones, como temperaturas extremadamente bajas, algunas cerámicas presentan superconductividad a alta temperatura (en superconductividad, "alta temperatura" significa por encima de 30 K). Se desconoce el motivo, pero existen dos familias principales de cerámicas superconductoras.

Ferroelectricidad y superconjuntos

La piezoelectricidad , un vínculo entre la respuesta eléctrica y la mecánica, se manifiesta en numerosos materiales cerámicos, incluido el cuarzo utilizado para medir el tiempo en relojes y otros dispositivos electrónicos. Estos dispositivos aprovechan ambas propiedades piezoeléctricas: utilizan electricidad para producir un movimiento mecánico (alimentando el dispositivo) y, posteriormente, este movimiento mecánico genera electricidad (generando una señal). La unidad de tiempo medida es el intervalo natural necesario para que la electricidad se convierta en energía mecánica y viceversa.

El efecto piezoeléctrico suele ser más intenso en materiales que también presentan piroelectricidad , y todos los materiales piroeléctricos son también piezoeléctricos. Estos materiales pueden utilizarse para la interconversión entre energía térmica, mecánica o eléctrica; por ejemplo, tras su síntesis en un horno, un cristal piroeléctrico que se deja enfriar sin aplicar ninguna tensión acumula una carga estática de miles de voltios. Dichos materiales se utilizan en sensores de movimiento , donde el ligero aumento de temperatura provocado por un cuerpo caliente que entra en la habitación es suficiente para generar un voltaje medible en el cristal.

A su vez, la piroelectricidad se manifiesta con mayor intensidad en materiales que también presentan el efecto ferroeléctrico , en el que un dipolo eléctrico estable puede orientarse o invertirse mediante la aplicación de un campo electrostático. La piroelectricidad es, además, una consecuencia necesaria de la ferroelectricidad. Esto puede utilizarse para almacenar información en condensadores ferroeléctricos y en elementos de memoria RAM ferroeléctrica .

Los materiales más comunes de este tipo son el titanato de zirconato de plomo y el titanato de bario . Además de los usos mencionados anteriormente, su fuerte respuesta piezoeléctrica se aprovecha en el diseño de altavoces de alta frecuencia , transductores para sonar y actuadores para microscopios de fuerza atómica y de efecto túnel .

Coeficiente térmico positivo

En algunos materiales cerámicos semiconductores, principalmente mezclas de titanatos de metales pesados , los aumentos de temperatura pueden provocar que los límites de grano se vuelvan repentinamente aislantes. La temperatura crítica de transición puede ajustarse en un amplio rango mediante variaciones en la composición química. En estos materiales, la corriente eléctrica fluye a través de ellos hasta que el calentamiento Joule los lleva a la temperatura de transición, momento en el que se interrumpe el circuito y cesa el flujo de corriente. Estas cerámicas se utilizan como elementos calefactores autocontrolados en, por ejemplo, los circuitos de desempañado de la luneta trasera de los automóviles.

A la temperatura de transición, la respuesta dieléctrica del material se vuelve teóricamente infinita. Si bien la falta de control de temperatura impediría cualquier uso práctico del material cerca de su temperatura crítica, el efecto dieléctrico se mantiene excepcionalmente fuerte incluso a temperaturas mucho más elevadas. Los titanatos con temperaturas críticas muy inferiores a la temperatura ambiente se han convertido en sinónimo de "cerámica" en el contexto de los condensadores cerámicos precisamente por esta razón.

Propiedades ópticas

Los materiales ópticamente transparentes se centran en la respuesta de un material a las ondas de luz incidentes de un rango de longitudes de onda. Los filtros ópticos selectivos en frecuencia se pueden utilizar para alterar o mejorar el brillo y el contraste de una imagen digital. La transmisión guiada de ondas de luz a través de guías de onda selectivas en frecuencia involucra el campo emergente de la fibra óptica y la capacidad de ciertas composiciones vítreas como medio de transmisión para un rango de frecuencias simultáneamente ( fibra óptica multimodo ) con poca o ninguna interferencia entre longitudes de onda o frecuencias competitivas. Este modo resonante de transmisión de energía y datos a través de la propagación de ondas electromagnéticas (luz) , aunque de baja potencia, es prácticamente sin pérdidas. Las guías de onda ópticas se utilizan como componentes en circuitos ópticos integrados (por ejemplo, diodos emisores de luz , LED) o como medio de transmisión en sistemas de comunicación óptica locales y de larga distancia . También es valiosa para el científico de materiales emergente la sensibilidad de los materiales a la radiación en la porción infrarroja térmica (IR) del espectro electromagnético . Esta capacidad de búsqueda de calor es responsable de fenómenos ópticos tan diversos como la visión nocturna y la luminiscencia IR .

Por lo tanto, existe una creciente necesidad en el sector militar de materiales robustos y de alta resistencia capaces de transmitir luz ( ondas electromagnéticas ) en las regiones visible (0,4-0,7 micrómetros) e infrarroja media (1-5 micrómetros) del espectro. Estos materiales son necesarios para aplicaciones que requieren blindaje transparente , como misiles y pods de alta velocidad de última generación , así como protección contra artefactos explosivos improvisados ​​(IED).

En la década de 1960, científicos de General Electric (GE) descubrieron que, bajo las condiciones de fabricación adecuadas, algunas cerámicas, especialmente el óxido de aluminio (alúmina), podían volverse translúcidas . Estos materiales translúcidos eran lo suficientemente transparentes como para contener el plasma eléctrico generado en las farolas de sodio de alta presión . Durante las últimas dos décadas, se han desarrollado otros tipos de cerámicas transparentes para aplicaciones como ojivas de misiles guiados por calor , ventanas para aviones de combate y contadores de centelleo para escáneres de tomografía computarizada . Otros materiales cerámicos, que generalmente requieren una mayor pureza en su composición que los anteriores, incluyen diversas formas de compuestos químicos, entre ellos:

1. El titanato de bario (a menudo mezclado con titanato de estroncio ) presenta ferroelectricidad , lo que significa que sus respuestas mecánicas, eléctricas y térmicas están interrelacionadas y dependen de su historial. Se utiliza ampliamente en transductores electromecánicos , condensadores cerámicos y elementos de almacenamiento de datos . Las condiciones de los límites de grano pueden generar efectos PTC en los elementos calefactores .
2. El sialón (oxinitruro de silicio y aluminio) posee alta resistencia, resistencia al choque térmico, resistencia química y al desgaste, y baja densidad. Estas cerámicas se utilizan en la manipulación de metales fundidos no ferrosos, en pasadores de soldadura y en la industria química.
3. El carburo de silicio (SiC) se utiliza como susceptor en hornos de microondas, como abrasivo de uso común y como material refractario .
4. El nitruro de silicio (Si ₃ N ₄ ) se utiliza como polvo abrasivo .
5. La esteatita (silicatos de magnesio) se utiliza como aislante eléctrico .
6. El carburo de titanio se utiliza en los escudos de reentrada de los transbordadores espaciales y en los relojes resistentes a los arañazos.
7. El óxido de uranio ₍ UO2 ) se utiliza como combustible en reactores nucleares .
8. El óxido de itrio, bario y cobre (Y Ba ₂ Cu ₃ O _7−x ) es un superconductor de alta temperatura .
9. El óxido de zinc ( ZnO ) es un semiconductor que se utiliza en la construcción de varistores .
10. El dióxido de circonio (zirconia), que en estado puro experimenta numerosos cambios de fase entre la temperatura ambiente y las temperaturas de sinterización habituales , puede estabilizarse químicamente en diversas formas. Su elevada conductividad iónica de oxígeno lo hace idóneo para su uso en pilas de combustible y sensores de oxígeno para automóviles . En otra variante, las estructuras metaestables pueden conferirle endurecimiento por transformación para aplicaciones mecánicas; la mayoría de las hojas de cuchillos de cerámica están fabricadas con este material. La zirconia parcialmente estabilizada (PSZ) es mucho menos frágil que otras cerámicas y se utiliza en herramientas para el conformado de metales, válvulas y revestimientos, lodos abrasivos, cuchillos de cocina y cojinetes sometidos a una abrasión severa. ^{[ 31 ]}

1. Hojas de cuchillo : la hoja de un cuchillo de cerámica se mantendrá afilada durante mucho más tiempo que la de un cuchillo de acero, aunque es más frágil y susceptible a romperse.
2. Discos de freno de carbono-cerámica para vehículos: altamente resistentes al sobrecalentamiento a altas temperaturas.
3. Se han diseñado matrices compuestas avanzadas de cerámica y metal para la mayoría de los vehículos blindados de combate modernos porque ofrecen una resistencia superior a la penetración contra proyectiles de carga hueca ( munición HEAT ) y proyectiles penetrantes de energía cinética .
4. Los materiales cerámicos como la alúmina y el carburo de boro se han utilizado como placas en chalecos antibalas para repeler disparos de fusil de alta velocidad . Estas placas se conocen comúnmente como insertos protectores para armas pequeñas (SAPI, por sus siglas en inglés). Un material similar y ligero se utiliza para proteger las cabinas de algunos aviones militares.
5. Los rodamientos de bolas de cerámica pueden utilizarse en lugar de los de acero. Su mayor dureza reduce su susceptibilidad al desgaste. Los rodamientos de cerámica suelen durar el triple que los de acero. Se deforman menos que el acero bajo carga, lo que reduce el contacto con las paredes de retención y la fricción. En aplicaciones de muy alta velocidad, el calor generado por la fricción causa más problemas en los rodamientos metálicos que en los de cerámica. La cerámica es químicamente resistente a la corrosión y se prefiere para entornos donde los rodamientos de acero se oxidarían. En algunas aplicaciones, sus propiedades de aislamiento eléctrico resultan ventajosas. Entre las desventajas de los rodamientos de cerámica se incluyen un coste significativamente mayor, su susceptibilidad a sufrir daños bajo cargas de impacto y el potencial de desgaste de las piezas de acero debido a su mayor dureza.
6. A principios de la década de 1980, Toyota investigó la producción de un motor adiabático utilizando componentes cerámicos en la zona de gases calientes. El uso de cerámica habría permitido alcanzar temperaturas superiores a 1650 °C. Entre las ventajas se incluían materiales más ligeros y un sistema de refrigeración más pequeño (o incluso la ausencia total de sistema de refrigeración), lo que conllevaba una importante reducción de peso. El aumento esperado de la eficiencia del combustible (debido a las temperaturas de funcionamiento más elevadas, demostrado en el teorema de Carnot ) no pudo verificarse experimentalmente. Se descubrió que la transferencia de calor en la pared caliente del cilindro cerámico era mayor que la transferencia de calor a una pared metálica más fría. Esto se debe a que la película de gas más fría sobre una superficie metálica actúa como aislante térmico . Por lo tanto, a pesar de las propiedades deseables de la cerámica, los costes de producción prohibitivos y las ventajas limitadas han impedido la adopción generalizada de componentes cerámicos para motores. Además, las pequeñas imperfecciones en el material cerámico, junto con su baja tenacidad a la fractura, pueden provocar grietas y fallos potencialmente peligrosos en el equipo. Si bien estos motores son posibles experimentalmente, la producción en masa no es factible con la tecnología actual. 
7. Se están realizando experimentos con componentes cerámicos para motores de turbina de gas . Actualmente, incluso las palas fabricadas con aleaciones metálicas avanzadas utilizadas en la sección caliente de los motores requieren refrigeración y un control riguroso de las temperaturas de funcionamiento. Los motores de turbina fabricados con cerámica podrían funcionar de forma más eficiente, lo que permitiría una mayor autonomía y capacidad de carga. ^{[ 35 ]}
8. Se han producido avances recientes en cerámica, incluyendo biocerámicas como implantes dentales y huesos sintéticos. La hidroxiapatita , el principal componente mineral del hueso, se ha sintetizado a partir de diversos componentes biológicos y químicos, y puede transformarse en materiales cerámicos. Los implantes ortopédicos recubiertos con estos materiales se adhieren fácilmente al hueso y otros tejidos del cuerpo sin rechazo ni reacción inflamatoria. Son de gran interés para la administración de genes y la creación de andamios para ingeniería de tejidos . La mayoría de las cerámicas de hidroxiapatita son bastante porosas y carecen de resistencia mecánica, por lo que se utilizan exclusivamente para recubrir dispositivos ortopédicos metálicos con el fin de facilitar la adhesión al hueso o como rellenos óseos. También se utilizan como rellenos para tornillos ortopédicos de plástico para ayudar a reducir la inflamación y aumentar la absorción de estos materiales plásticos. Se está trabajando en la creación de materiales cerámicos de hidroxiapatita nanocristalina, resistentes y de alta densidad, para dispositivos ortopédicos de soporte de peso, reemplazando los materiales ortopédicos metálicos y plásticos con un mineral óseo sintético pero de origen natural. En última instancia, estos materiales cerámicos pueden utilizarse como sustitutos óseos o, con la incorporación de colágenos proteicos , para la fabricación de huesos sintéticos.
9. Las aplicaciones de los materiales cerámicos que contienen actínidos incluyen combustibles nucleares para la combustión del exceso de plutonio (Pu), o una fuente químicamente inerte de radiación alfa en fuentes de alimentación para vehículos espaciales no tripulados o dispositivos microelectrónicos. El uso y la eliminación de actínidos radiactivos requieren su inmovilización en un material huésped duradero. Los radionúclidos de larga vida media, como los actínidos, se inmovilizan utilizando materiales cristalinos químicamente duraderos basados ​​en cerámicas policristalinas y grandes monocristales. ^{[ 36 ]}
10. La cerámica de alta tecnología se utiliza para la fabricación de cajas de relojes. Los relojeros valoran este material por su ligereza, resistencia a los arañazos, durabilidad y tacto suave. IWC es una de las marcas pioneras en el uso de la cerámica en la relojería. ^{[ 37 ]}
11. La cerámica se utiliza en el diseño de carcasas de teléfonos móviles debido a su alta dureza, resistencia a los arañazos y capacidad de disipar el calor. ^{[ 38 ]} Las propiedades de gestión térmica de la cerámica ayudan a mantener temperaturas óptimas del dispositivo durante un uso intensivo, mejorando el rendimiento. Además, los materiales cerámicos pueden admitir la carga inalámbrica ^{[ 39 ]} y ofrecen una mejor transmisión de señal en comparación con los metales, que pueden interferir con las antenas . ^{[ 40 ]} Empresas como Apple y Samsung han incorporado cerámica en sus dispositivos. ^{[ 41 ] [ 42 ]}
12. Las cerámicas de carburo de silicio se utilizan en componentes de bombas y válvulas debido a su resistencia a la corrosión . ^{[ 43 ]} También se emplean en reactores nucleares como materiales de revestimiento de combustible por su capacidad para soportar la radiación y el estrés térmico . ^{[ 44 ]} Otros usos de las cerámicas de carburo de silicio incluyen la fabricación de papel, la balística , la producción química y como componentes de sistemas de tuberías. ^{[ 45 ]}

• Química cerámica : ciencia y tecnología de la creación de objetos a partir de materiales inorgánicos no metálicos. Páginas que muestran breves descripciones de los destinos de redirección. 
• Ingeniería cerámica : ciencia y tecnología de la creación de objetos a partir de materiales inorgánicos y no metálicos. 
• nanopartícula cerámica
• Compuesto de matriz cerámica : material compuesto que consiste en fibras cerámicas en una matriz cerámica. 
• Arte cerámico : objetos decorativos elaborados con arcilla y otras materias primas mediante el proceso de alfarería. 
• Ciencia de los materiales – Investigación de materiales Páginas que muestran breves descripciones de destinos de redireccionamiento 
• Fractura de cerámica : resultado del tratamiento térmico sobre la cerámica. 

• Guy, John (1986). Guy, John (ed.). Cerámica comercial oriental en el sudeste asiático, siglos IX al XVI: con un catálogo de piezas chinas, vietnamitas y tailandesas en colecciones australianas (  edición ilustrada y revisada). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-582593-0.

• Riedel, Ralf ; Chen, I-Wei, eds. (2013). Ciencia y tecnología de la cerámica . doi : 10.1002/9783527631940 . ISBN 978-3-527-31149-1.