Ceràmica conductiva, materials industrials avançats que, a causa de modificacions en la seva estructura, serveixen de conductors elèctrics.
A més de les conegudes propietats físiques dels materials ceràmics (duresa, resistència a la compressió i fragilitat), hi ha la propietat de la resistivitat elèctrica. La majoria de ceràmiques resisteixen el flux de corrent elèctric i, per això, tradicionalment materials ceràmics com la porcellana s’han convertit tradicionalment en aïllants elèctrics. Algunes ceràmiques, però, són excel·lents conductors d’electricitat. La majoria d’aquests conductors són ceràmiques avançades, materials moderns les propietats de les quals es modifiquen mitjançant un control precís sobre la seva fabricació des de pols fins a productes. A l’article es descriuen les propietats i la fabricació de ceràmica avançada. Aquest article ofereix una enquesta de les propietats i aplicacions de diverses ceràmiques avançades elèctricament conductores.
A l’article es descriuen les causes de resistivitat en la majoria de ceràmiques. Als efectes d’aquest article, es pot explicar breument l’origen de la conductivitat en ceràmica. La conductivitat elèctrica en ceràmica, com en la majoria de materials, és de dos tipus: electrònica i iònica. La conducció electrònica és el pas d’electrons lliures a través d’un material. En ceràmica, els enllaços iònics que mantenen els àtoms junts no permeten electrons lliures. No obstant això, en alguns casos es poden incloure impureses de diferent valència (és a dir, que posseeixen diferents números d’electrons d’enllaç) en el material i aquestes impureses poden actuar com a donants o receptors d’electrons. En altres casos, poden incloure-hi metalls de transició o elements de terres rares de diversa valència; aquestes impureses poden actuar com a centres per als polons: espècies d’electrons que creen petites regions de polarització local a mesura que es mouen d’àtom a àtom. Les ceràmiques electròniques conductores s’utilitzen com a resistències, elèctrodes i elements de calefacció.
La conducció iònica consisteix en el trànsit d'ions (àtoms de càrrega positiva o negativa) d'un lloc a un altre mitjançant defectes puntuals anomenats vacants en la gelosia de cristall. A temperatures ambientals normals es produeix una reducció mínima d’ions, ja que els àtoms es troben en estats d’energia relativament baixos. A altes temperatures, però, les places vacants es fan mòbils, i certes ceràmiques presenten el que es coneix com a conducció iònica ràpida. Aquestes ceràmiques són especialment útils en sensors de gas, piles de combustible i bateries.
Resistències i elèctrodes de pel·lícula gruixuda i de pell fina
Els conductors ceràmics semimetàlics tenen la conductivitat més alta de totes les ceràmiques superconductores (descrit a continuació). Exemples de ceràmiques semimetàliques són l’òxid de plom (PbO), el diòxid de ruteni (RuO 2), el rutenat de bismut (Bi 2 Ru 2 O 7) i l’iridat de bismut (Bi 2 Ir 2 O 7). Com els metalls, aquests materials tenen bandes d’energia electròniques superposades i, per tant, són excel·lents conductors electrònics. S'utilitzen com a "tintes" per a resistències de serigrafia en microcircuits de pel·lícula gruixuda. Les tintes són conductors pulveriçats i partícules d'esmalt disperses en orgànics adequats, que proporcionen les propietats de flux necessàries per a serigrafia. En disparar, els orgànics es cremen a mesura que els esmalts es fonen. Variant la quantitat de partícules conductores és possible produir grans variacions en la resistència de pel·lícules gruixudes.
La ceràmica basada en barreges d’òxid d’indiu (En 2 O 3) i òxid d’estany (SnO 2) —referides a la indústria electrònica com a òxid d’estany indi (ITO) - són conductors electrònics excepcionals i tenen la virtut afegida de ser òpticament transparents.. La conductivitat i la transparència es deriven de la combinació d’un gran buit de banda i la incorporació de donants d’electrons suficients. Així, hi ha una concentració òptima d’electrons per maximitzar tant la conductivitat electrònica com la transmissió òptica. L’ITO considera una àmplia aplicació com a elèctrodes prims transparents per a cèl·lules solars i per a pantalles de cristall líquid, com les que s’utilitzen a les pantalles d’ordinador portàtil. ITO també s’utilitza com a resistència de pel·lícula fina en circuits integrats. Per a aquestes aplicacions s'aplica mitjançant tècniques de deposició de pel·lícules primes i tècniques fotolitogràfiques.
