O nome cerâmica vem do grego (keramikos) que significa “de argila”. De fato, os primeiros materiais cerâmicos a serem produzidos pelo homem, eram baseados em peças feitas de argila queimada. Na verdade, nos chamados cerâmicos tradicionais, a argila ainda é uma matéria-prima de grande importância, já que pode ser moldada quando na presença de água. Essa é uma capacidade única dentre as matérias-primas cerâmicas, que permite a obtenção de peças com formatos de alta complexidade (vc já reparou na forma do seu vaso sanitário, por exemplo?).
Mas os materiais cerâmicos vão muito além dos materiais feitos com argila. A Associação Brasileira de Materiais Cerâmicos (ABCERAM), define os materiais cerâmicos como “materiais inorgânicos e não metálicos, geralmente obtidos após tratamento térmico em altas temperaturas”. Mas essa é uma definição muito ampla!
De forma geral, os átomos, nos materiais cerâmicos, se unem por ligações covalentes ou iônicas. A força dessas ligações é, em geral, muito alta. Isso significa que quebrar ligações químicas nos materiais cerâmicos não é uma tarefa nada fácil… Por isso, esses materiais são muito duros e resistem a temperaturas muito altas (alguns cerâmicos podem suportar temperaturas superiores a 2000 ºC!). Os materiais cerâmicos são também muito inertes. Isso significa que eles não são suscetíveis à corrosão, como ocorre com os aços e outros metais.
Como já foi mencionado, a humanidade já usa os materiais cerâmicos há muito tempo. Na idade da pedra (milhões de anos atrás), cerâmicos naturais já eram usados para fazer ferramentas. Aprendemos a moldar a argila, presente nos solos. E descobrimos que depois de moldar a argila, se a peça fosse submetida a um aquecimento em altas temperaturas, ela ganhava resistência mecânica.
Também descobrimos que alguns cerâmicos, quando fundidos, podem se tornar vidros transparentes. Neste caso, o líquido fundido precisa ser resfriado rapidamente em um molde. Dizem que esse processo foi descoberto ao acaso, quando os homens da antiguidade trabalhavam na produção de ligas de cobre. Os vidros são, portanto, materiais cerâmicos também! A grande diferença desses materiais, é que neles os átomos não se organizam numa estrutura cristalina (veja o artigo sobre vidros e transparência aqui).
Por outro lado, a grande maioria dos materiais cerâmicos são cristalinos, assim como os metais. Isso significa que os átomos do material cerâmico se organizam no espaço, formado uma estrutura periódica, na qual a distância entre os átomos é muito bem definida. Mas, diferentemente dos metais, os elétrons da camada de valência são parte integrante das ligações químicas que mantém tudo unido. Isso significa que não há elétrons livres na estrutura, o que faz com que esses materiais sejam, de forma geral, isolantes elétricosmuito bons.
Os materiais cerâmicos são muito duros também! Materiais que exibem alta dureza tem a capacidade de “riscar” materiais mais “moles”. Ao mesmo tempo, eles são muito resistentes ao risco e ao desgaste por atrito. Essa característica é interessante em uma classe imensa de produtos: os abrasivos. Lixas, ferramentas de corte, pastilhas de freios são alguns dos produtos onde a resistência à abrasão é importante.
Ambientes quimicamente agressivos ou condições que envolvam o uso de altíssimas temperaturas não são problema para os materiais cerâmicos. A indústria siderúrgica, por exemplo, necessita de materiais que sejam capazes de suportar as altas temperaturas envolvidas no beneficiamento do minério de ferro, para a produção de ligas de aço. Os materiais cerâmicos envolvidos nessas aplicações são conhecidos como refratários. Eles também são usados no interior de fornos para a produção de outros materiais cerâmicos.
No entanto, materiais muito duros são também muito frágeis (não dá para ser bom em tudo, né! rs). Por isso, quando um cerâmico é submetido a um impacto – quando você deixa um copo de vidro cair no chão, por exemplo – o cerâmico quebra em vários pedacinhos, sem amassar antes. A capacidade de suportar impactos sem se deformar é chamada de tenacidade. Nesse quesito, os materiais cerâmicos, não são muito bons.
Mas os avanços tecnológicos vêm proporcionando cada vez mais, a obtenção de novos materiais cerâmicos, mais tenazes e com altíssimas resistências mecânicas. Isso é tão verdade, que já existem biocerâmicos comercialmente disponíveis, que podem ser usados como próteses para substituir parte dos ossos da perna.
Novos materiais cerâmicos surgem a todo momento. Nos materiais cerâmicos avançados, o controle do processo de fabricação e o emprego de matérias-primas escolhidas meticulosamente já permitiram o surgimento de vidros mais resistentes para a tela do seu celular, catalisadores para diminuir a toxicidade dos gases emitidos pelos automóveis e permite que foguetes possam suportar as extremas condições do espaço.
Há muito mais para falar desses fascinantes materiais. Continue acompanhando o site! Toda semana tem artigo novo pra te revelar um pouquinho mais desse incrível mundo dos materiais!