Quando si pensa alla “ceramica” vengono subito in mente teiere e tazzine, o altra roba noiosa e fragile in generale…Da venir voglia di non considerarlo un materiale “serio”, al pari della carta-crespa. Errore. Possono benissimo venire in mente, invece, i freni carbo-ceramici delle hypercar o gli scudi termici refrattari delle navicelle spaziali! Siamo, infatti, di fronte a materiali speciali, dalla natura complessa e dalle molteplici capacità di utilizzo.
I ceramici sono materiali artificiali creati mediante raffinati processi di produzione, alcuni noti fin dall’antichità, alla cui base sono presenti elementi come il Silicio (Si), abbondantissimo nella crosta terrestre poichè reperibile nelle argille ed in minerali molto comuni nelle sabbie come quarzo e feldspato.
Poichè in essi vanno annoverati materiali di foggia antica, come la terracotta per fare i vasi, e modernissimi ceramici piezoelettrici utilizzati per la costruzione, ad esempio, di sensori trasduttori, è difficile identificarli univocamente. Distinguiamo caratteristiche comuni nella bassa conducibilità termica ed elettrica, nell’elevata durezza e nel comportamento meccanico elastico-fragile, oltre che nella struttura chimica di tipo cristallino (le molecole che le compongono costituiscono un reticolo ordinato) dovuta all’alta percentuale di legami ionici (legami di tipo elettrostatico dove, sostanzialmente, 2 elementi condividono un elettrone) che li contraddistingue.
Possiamo suddividerli in 3 categorie di base:
Per ciò che riguarda il riciclaggio, il tema riguarda unicamente il vetro (codici GL 70,71 e 72 -a seconda del “colore” delle bottiglie, da conferire indiscriminatamente). Questo perchè tutti gli altri materiali ceramici “di consumo” (terrecotte, porcellane, cemento..) sono da considerare a tutti gli effetti materiali inerti che non avrebbe senso riciclare (considerando, per di più, che la crosta terrestre ha una composizione pari al 75% in silicati). I materiali ceramici utilizzati nelle apparecchiature elettroniche riguardano componenti di piccolissime dimensioni, da conferire sempre e comunque nei Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche (RAEE).
FOCUS: L’IMPORTANZA DEI SEMICONDUTTORI
Dei materiali ceramici fa parte un’importante gamma di materiali, fondamentali per lo sviluppo tecnologico della nostra società: i semiconduttori. Questi risultano importantissimi per le loro proprietà dal punto di vista elettrico, e rivestono ampio utilizzo (silicio su tutti) per la creazione di componenti chiave di ogni congegno elettronico.
Semiconduttori sono ritenuti quei materiali classificabili come uno step intermedio fra conduttori (metalli) ed isolanti (polimerici). Conduttori sono quei materiali che, data la loro struttura atomica, conducono l’elettricità, cioè, semplificando, una sorgente energetica esterna ha il poter di agire su di loro trasferendo elettroni da un orbita di valenza ad una successiva a maggior energia (innescando, dunque, un flusso). Isolanti sono quei materiali che si comportano viceversa. I semiconduttori hanno il potere di reagire ad una sorgente di energia radiante (la luce solare) determinando la formazione ordinata di lacune nei diversi livelli orbitali (“posti liberi”) rapidamente occupate dagli elettroni eccitati che crea l’innesco di un flusso energetico. Viene definito effetto fotoelettrico, ed è alla base della produzione di energia solare.
Ma non è “solo” per questo che la nostra società viene definita “era del silicio”. Tale effetto ha un applicazione imprescindibile per l’elettronica: risulta infatti alla base del funzionamento dei transistors.