Μηχανικές ιδιότητες
Τα κεραμικά υλικά είναι συνήθως υλικά με ιοντικό ή ομοιοπολικό δεσμό και μπορεί να είναι κρυσταλλικά ή άμορφα. Ένα υλικό που συγκρατείται με οποιονδήποτε τύπο δεσμού θα τείνει να σπάσει (σπάσει) πριν λάβει χώρα οποιαδήποτε πλαστική παραμόρφωση, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα την κακή ανθεκτικότητα αυτών των υλικών. Επιπλέον, επειδή αυτά τα υλικά τείνουν να έχουν πολλούς πόρους, οι πόροι και άλλες μικροσκοπικές ατέλειες λειτουργούν ως συγκεντρωτές τάσεων, μειώνοντας περαιτέρω την ανθεκτικότητα και μειώνοντας την αντοχήσε εφελκυσμό. Αυτά συνδυάζονται για να προκαλέσουν καταστροφικές αστοχίες, σε αντίθεση με τους συνήθως πολύ πιο ήπιους τρόπους αστοχίας των μετάλλων.
Τα υλικά αυτά παρουσιάζουν πλαστική παραμόρφωση. Ωστόσο, λόγω της άκαμπτης δομής των κρυσταλλικών υλικών, υπάρχουν πολύ λίγα διαθέσιμα συστήματα ολίσθησης για να κινηθούν οι εξαρθρώσεις και έτσι παραμορφώνονται πολύ αργά. Στα μη κρυσταλλικά (υαλώδη) υλικά, η ιξώδης ροή είναι η κύρια πηγή πλαστικής παραμόρφωσης και είναι επίσης πολύ αργή. Εξαιτίας αυτού, αγνοείται σε πολλές εφαρμογές κεραμικών υλικών.
Ηλεκτρικές ιδιότητες
Ημιαγωγοί
Υπάρχει ένας αριθμός κεραμικών που είναι ημιαγωγοί. Τα περισσότερα από αυτά είναι οξείδια μετάλλων μετάπτωσης που είναι ημιαγωγοί II-VI, όπως το οξείδιο του ψευδαργύρου.
Ενώ γίνεται λόγος για την κατασκευή μπλε λυχνιών LED από οξείδιο του ψευδαργύρου, οι κεραμικοί ενδιαφέρονται περισσότερο για τις ηλεκτρικές ιδιότητες που παρουσιάζουν φαινόμενα στα όρια των κόκκων. Μία από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες από αυτές είναι το βαρίστορ.
Τα ημιαγώγιμα κεραμικά χρησιμοποιούνται επίσης ως αισθητήρες αερίων. Όταν διάφορα αέρια περνούν πάνω από ένα πολυκρυσταλλικό κεραμικό, η ηλεκτρική του αντίσταση μεταβάλλεται. Με συντονισμό στα πιθανά μίγματα αερίων, μπορούν να παραχθούν πολύ φθηνές συσκευές.
Υπεραγωγιμότητα
Υπό ορισμένες συνθήκες, όπως η εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία, ορισμένα κεραμικά παρουσιάζουν υπεραγωγιμότητα. Ο ακριβής λόγος για αυτό δεν είναι γνωστός, αλλά υπάρχουν δύο μεγάλες οικογένειες υπεραγώγιμων κεραμικών .
Ο σιδηροηλεκτρισμός και οι συγγενείς του
Ο πιεζοηλεκτρισμός, μια σύνδεση μεταξύ ηλεκτρικής και μηχανικής απόκρισης, παρουσιάζεται σε μεγάλο αριθμό κεραμικών υλικών, συμπεριλαμβανομένου του χαλαζία που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του χρόνου σε ρολόγια και άλλα ηλεκτρονικά είδη. Τέτοιες συσκευές μετατρέπουν τον ηλεκτρισμό σε μηχανικές κινήσεις και αντίστροφα, δημιουργώντας έναν σταθερό ταλαντωτή.
Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι γενικά ισχυρότερο σε υλικά που παρουσιάζουν επίσης πυροηλεκτρισμό, και όλα τα πυροηλεκτρικά υλικά είναι επίσης πιεζοηλεκτρικά. Αυτά τα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αμοιβαία μετατροπή μεταξύ θερμικής, μηχανικής ή/και ηλεκτρικής ενέργειας- για παράδειγμα, μετά τη σύνθεση σε κλίβανο, ένας πυροηλεκτρικός κρύσταλλος που αφήνεται να κρυώσει χωρίς να ασκείται πίεση, δημιουργεί γενικά ένα στατικό φορτίο χιλιάδων βολτ. Τέτοια υλικά χρησιμοποιούνται σε αισθητήρες κίνησης, όπου η μικροσκοπική αύξηση της θερμοκρασίας από την είσοδο ενός θερμού σώματος στον χώρο είναι αρκετή για να παραχθεί μια μετρήσιμη τάση στον κρύσταλλο.
Με τη σειρά του, ο πυροηλεκτρισμός παρατηρείται πιο έντονα σε υλικά που εμφανίζουν επίσης το σιδηροηλεκτρικό φαινόμενο, στο οποίο ένα σταθερό ηλεκτρικό δίπολο μπορεί να προσανατολιστεί ή να αντιστραφεί με την εφαρμογή ενός ηλεκτροστατικού πεδίου. Ο πυροηλεκτρισμός είναι επίσης αναγκαία συνέπεια του σιδηροηλεκτρισμού. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση πληροφοριών σε σιδηροηλεκτρικούς πυκνωτές, στοιχεία της σιδηροηλεκτρικής μνήμης RAM.
Τα πιο συνηθισμένα τέτοια υλικά είναι ο τιτανικός ζιρκονικός μόλυβδος και το τιτανικό βάριο. Εκτός από τις χρήσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω, η ισχυρή πιεζοηλεκτρική τους απόκριση αξιοποιείται στο σχεδιασμό ηχείων υψηλών συχνοτήτων, μετατροπέων για σόναρ και ενεργοποιητών για μικροσκόπια ατομικής δύναμης και σάρωσης σήραγγας.
Θετικός θερμικός συντελεστής
Η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να προκαλέσει την ξαφνική μετατροπή των ορίων των κόκκων σε μονωτικά σε ορισμένα ημιαγώγιμα κεραμικά υλικά, κυρίως μίγματα τιτανικών αλάτων βαρέων μετάλλων. Η κρίσιμη θερμοκρασία μετάβασης μπορεί να ρυθμιστεί σε ένα ευρύ φάσμα με παραλλαγές στη χημεία. Σε τέτοια υλικά, το ρεύμα θα περνάει μέσα από το υλικό μέχρι η θέρμανση joule να το φέρει στη θερμοκρασία μετάβασης, οπότε το κύκλωμα θα σπάσει και η ροή ρεύματος θα σταματήσει. Τέτοια κεραμικά χρησιμοποιούνται ως αυτοελεγχόμενα θερμαντικά στοιχεία, για παράδειγμα, στα κυκλώματα απόψυξης των πίσω παραθύρων των αυτοκινήτων.
Στη θερμοκρασία μετάβασης, η διηλεκτρική απόκριση του υλικού γίνεται θεωρητικά άπειρη. Ενώ η έλλειψη ελέγχου της θερμοκρασίας θα απέκλειε οποιαδήποτε πρακτική χρήση του υλικού κοντά στην κρίσιμη θερμοκρασία του, το διηλεκτρικό φαινόμενο παραμένει εξαιρετικά ισχυρό ακόμη και σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Οι τιτανίτες με κρίσιμες θερμοκρασίες πολύ κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου έχουν γίνει συνώνυμο του "κεραμικού" στο πλαίσιο των κεραμικών πυκνωτών για αυτόν ακριβώς το λόγο.
