La cerámica técnica es una rama de la ciencia de los materiales que se ocupa de la ciencia y la tecnología de materiales minerales no metálicos con aplicaciones industriales o militares. Es radicalmente diferente de las creaciones artesanales ( cerámica ) o artísticas ( arte cerámico ), así como de la porcelana.para uso doméstico. Esta disciplina se ocupa en particular de la investigación y desarrollo de cerámicas con propiedades físicas particulares, que abarca la purificación de la materia prima, el estudio y producción de compuestos químicos necesarios para la producción del material terminado, su formación en los constituyentes., Y el estudio de su estructura, composición y propiedades físicas y químicas. Estos materiales son, por ejemplo , óxidos , como alúmina Al 2 O 3y dióxido de circonio ZrO 2, no óxidos, que a menudo son cerámicas ultrarrefractarias ( boruros , carburos y nitruros de metales refractarios , cerámicas reforzadas con silicio o incluso magnesio ), o incluso cerámicas compuestas , que son combinaciones de las dos anteriores.
Una cerámica técnica puede ser totalmente cristalina o parcialmente cristalizada, con organización a gran escala a nivel atómico; La cerámica vítrea también puede tener una estructura amorfa desprovista de organización a escala atómica, o tener un grado limitado de organización. La ASTM define una cerámica como "una parte que tiene un cuerpo vitrificado o no vidriado, de estructura cristalina o parcialmente cristalina, o de vidrio, cuyo cuerpo está formado por sustancias esencialmente minerales y no metálicas, y que está formado por una masa fundida .que solidifica al enfriarse, o que se forma y madura, simultánea o posteriormente, por la acción del calor ”; También es posible agregar un método de obtención a baja temperatura por precipitación de soluciones químicas altamente purificadas, como síntesis hidrotermal (en) , o por polimerización , como el proceso sol-gel .
Las propiedades particulares buscadas para la cerámica técnica pueden ser de naturaleza mecánica , eléctrica , magnética , óptica , piezoeléctrica , ferroeléctrica o superconductora , por ejemplo, lo que explica la amplísima variedad de aplicaciones de este tipo de material, ya sea en ingeniería de materiales , en ingeniería eléctrica , en ingeniería química e ingeniería mecánica . Como las cerámicas son termoestables , pueden realizar funciones para las que los polímeros y metales no son adecuados. Esta es la razón por la que se encuentran en campos tan variados como la industria minera , la industria aeroespacial , la medicina , la industria alimentaria , la industria química , la industria de semiconductores , la industria nuclear , la transmisión de electricidad y las guías de ondas electromagnéticas .
Las cerámicas permanecen sólidas a altas temperaturas, resisten los choques térmicos (como las "baldosas" del transbordador espacial estadounidense ), así como el envejecimiento y los ataques climáticos o químicos. Los artículos cerámicos generalmente tienen buena resistencia mecánica , baja densidad , alta dureza y buena resistencia al desgaste . Sin embargo, las imperfecciones en el material, como las grietas resultantes de una sinterización incompleta, pueden alterar estas propiedades. Su uso es seguro para los humanos y muchos son biocompatibles , como la hidroxiapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH). ; por tanto, se utilizan como equipamiento sanitario, médico o alimentario.
Las cerámicas generalmente tienen baja conductividad térmica . Generalmente son opacos o translúcidos ( vidrios amorfos ), pero también pueden ser transparentes , como la alúmina Al 2 O 3, nitruro de aluminio AlN, óxido de itrio (III) Y 2 O 3y el YAG Y 3 Al 5 O 12, por ejemplo, para binoculares de visión nocturna o sistemas de guía de misiles infrarrojos . Son excelentes aislantes eléctricos y se utilizan, por ejemplo, como aislantes para circuitos eléctricos o líneas de alta tensión . Bajo ciertas condiciones, en particular temperaturas criogénicas (unas pocas decenas de Kelvin ), ciertas cerámicas se vuelven superconductoras .
En cerámica, los enlaces entre átomos tienen un carácter iono - covalente . Los enlaces iónicos son direccionales, tienden a maximizar las atracciones de repulsión de Coulomb y minimizar las isocargas, lo que lleva a arreglos de aniones y cationes compactos; los enlaces covalentes son direccionales y los conducen a arreglos atómicos más grandes. El carácter más bien iónico o más bien covalente de un enlace químico depende de la diferencia de electronegatividad de los átomos que forman la cerámica: en general, una alta diferencia de electronegatividad favorece los enlaces iónicos mientras que una baja diferencia favorece los enlaces covalentes; por lo tanto, el fluoruro de calcio CaF 2es esencialmente iónico mientras que el carburo de silicio SiC es esencialmente covalente, dióxido de silicio SiO 2 siendo intermedio.
Se dice que los dos tipos principales de síntesis de materiales cerámicos son por vía seca y por vía húmeda , dependiendo de las condiciones experimentales y la forma deseada.
Se aplica un tratamiento térmico adecuado, típicamente alrededor de 1200 ° C , a una mezcla de precursores sólidos en polvo para obtener el material cerámico deseado. Se trata de una reacción en fase sólida a alta temperatura que se utiliza sobre todo para obtener piezas masivas, es decir, al menos 1 mm de espesor. Los polvos se muelen finamente y se llevan a una temperatura alta pero por debajo de su punto de fusión para que la reacción química tenga lugar en las superficies de contacto entre los granos. Estas son, por ejemplo, las reacciones:
MgO + Fe 2 O 3⟶ MgFe 2 O 4 ; BaCO 3+ TiO 2⟶ BaTiO 3+ CO 2 ↑.Además, las técnicas de ablación láser permiten la producción de capas delgadas del orden de un nanómetro .
Este tipo de proceso es más rápido y requiere temperaturas más bajas que el proceso seco. Permite un mejor control de la textura de los polvos formados y puede utilizarse para producir capas delgadas del orden de un micrómetro . Consiste en particular en la precipitación simultánea en fase acuosa de sales metálicas bajo la acción de una base fuerte , dando hidróxidos hidratados M 1 M 2 (OH) x · z H 2 O, o bajo la acción del ácido oxálico HOOC - COOH, dando oxalatos hidratados M 1 M 2 (C 2 O 4 ) x · z H 2 O, el agua de estos compuestos se elimina por calentamiento. Al igual que los hidróxidos metálicos obtenidos bajo la acción de una base fuerte, es importante situarse a un pH en el que coexistan estos hidróxidos, en el presente caso a un pH del orden de 9 a 10, para que haya de hecho co-precipitación.
Por ejemplo, la ferrita de cobalto CoFe 2 O 4se pueden obtener por co - precipitación de metales cloruros bajo la acción de hidróxido de sodio NaOH y luego calentamiento de los hidróxidos obtenidos a aproximadamente 700 ° C :
CoCl 2+ 2 FeCl 3 6H 2 O+ 6 NaOH ⟶ Co (OH) 2 ↓+ 2 Fe (OH) 3 ↓+ 6 NaCl + 6 H 2 O ; Co (OH) 2+ 2 Fe (OH) 3⟶ CoFe 2 O 4+ 4 H 2 O ↑a 700 ° C .Mixed espinela de ferrita de Ni 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 se puede obtener de forma similar:
0,5 NiCl 2 6H 2 O+ 0.5 ZnCl 2+ 2 FeCl 3 6H 2 O+ 8 NaOH ⟶ 0.5 Ni (OH) 2 ↓+ 0,5 Zn (OH) 2 ↓+ 2 Fe (OH) 3 ↓+ 8 NaCl + 12 H 2 O ; 0,5 Ni (OH) 2+ 0,5 Zn (OH) 2+ 2 Fe (OH) 3⟶ Ni 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4+ 4 H 2 O ↑a 700 ° C .Por el contrario , titanato de bario BaTiO 3se puede obtener coprecipitando cloruros metálicos bajo la acción del ácido oxálico, escrito H 2 (C 2 O 4 ) por conveniencia a continuación:
TiCl 3 (en) + BaCl 2 2H 2 O+ 3 H 2 O+ 2 H 2 (C 2 O 4 )⟶ BaTiO (C 2 O 4 ) 2 4H 2 O ↓+ 6 HCl ; BaTiO (C 2 O 4 ) 2 4H 2 O⟶ BaTiO 3+ 2 CO 2 ↑+ 2 CO ↑ a 700 ° C . Proceso sol-gelEl método sol-gel permite fabricar un polímero inorgánico por reacciones químicas simples y relativamente cerca de la temperatura ambiente, es decir entre 20 y 150 ° C . La síntesis se realiza a partir de alcoholatos de fórmula M (O R ) n, donde M es un átomo de metal o silicio , y R un grupo alquilo orgánico C n H 2 n +1, por ejemplo tetraetil ortosilicato Si (OCH 2 CH 3 ) 4( TEOS ). Una de las ventajas de este proceso es que estos precursores existen para una gran cantidad de metales y metaloides . Son líquidos o sólidos, en cuyo caso son, en su mayor parte, solubles en los disolventes habituales. Por tanto, es posible preparar mezclas homogéneas de monómeros (precursores) u oligómeros . Las reacciones químicas simples subyacentes al proceso se desencadenan cuando los precursores se colocan en presencia de agua: primero ocurre la hidrólisis de los grupos alcoholato , luego la condensación de los productos hidrolizados conduce a la gelificación del sistema. Esto puede ilustrarse mediante las reacciones de producción de dióxido de silicio SiO 2de alcoholatos de tipo Si (O R ) 4, iniciada por su hidrólisis dando un intermedio hidroxilado HOSi (O R ) 3a partir del cual se propaga la reacción de polimerización formando una serie de enlaces de siloxano Si - O - Si con liberación de agua H 2 Oy alcoholes R OH:
Si (O R ) 4+ H 2 O⟶ HOSi (O R ) 3+ R OH. (O R ) 3 SiOH+ HOSi (O R ) 3⟶ (O R ) 3 Si - O - Si (O R ) 3+ H 2 O ; (O R ) 3 SiO R+ HOSi (O R ) 3⟶ (O R ) 3 Si - O - Si (O R ) 3+ R OH.La hidrólisis completa de los precursores se puede lograr generalmente mediante un exceso de agua o el uso de catalizadores de hidrólisis como ácido acético CH 3 COOH.o ácido clorhídrico HCl. La formación de intermedios como (O R ) 2 Si (OH) 2o (O R ) 3 SiOHpuede dar lugar a hidrolizaciones parciales. El proceso sol-gel permite poner el material final en varias formas, incluidos monolitos, materiales masivos desde unos pocos milímetros cúbicos hasta unas pocas decenas de centímetros cúbicos y capas delgadas , desde unos pocos nanómetros hasta unas pocas decenas de micrómetros de espesor. .
La mezcla polímero-cerámica permite dar forma a un polvo cerámico, lo que permite obtener una pieza compuesta. Es necesario realizar un paso de sinterización a posteriori de estos métodos para obtener una pieza cerámica por sí sola.
El recubrimiento se realiza en particular a partir de una pasta líquida resultante del proceso sol-gel .
Los óxidos tecnológicos están compuestos principalmente por elementos metálicos y oxígeno , como la alúmina Al 2 O 3, óxido de hierro (III) Fe 2 O 3, espinelas MgAl 2 O 4y CoFe 2 O 4, titanato de bario BaTiO 3, dióxido de titanio TiO 2, Etc.
Se trata de óxidos tecnológicos con propiedades magnéticas o ferromagnéticas . La primera cerámica magnética que se ha descubierto es el óxido de hierro (II, III) Fe 3 O 4o magnetita .
La estructura más común de los óxidos tecnológicos con propiedades magnéticas es la estructura de espinela donde los aniones forman una pila compacta de geometría cúbica o hexagonal compacta centrada en las caras y los cationes se colocan en vacantes tetraédricas u octaédricas según su tamaño. Es de la forma A ( B ) 2 O 4 con los metales ocupando los sitios tetraédricos en rojo y los octaédricos en verde. Hay dos tipos de estructuras de espinela:
El magnetismo de estos materiales se origina en el momento magnético transportado por los átomos , que tiene dos componentes: el momento de giro magnético y el momento angular orbital .
Cada catión metálico lleva un momento magnético debido al giro de sus electrones de valencia . Por ejemplo, el hierro férrico Fe 3+ es un d 5 tipo de metal con un alto giro , de modo que su momento magnético es del orden de 5μ B , donde μ B es la magneton Bohr . Sin embargo, a este efecto se suma el efecto del superintercambio que resulta del acoplamiento antiferromagnético inducido por el oxígeno entre los cationes en las vacantes tetraédricas y los de las vacantes octaédricas. Este acoplamiento es antiferromagnético porque el oxígeno implica que los espines de estos dos tipos de cationes son opuestos. Pero como el valor absoluto de los dos momentos magnéticos catiónicos no es idéntico, el momento magnético resultante no es cero, por lo que el material es magnético.
En el caso de la magnetita Fe 3 O 4, la estructura es del tipo de espinela inversa Fe 3+ (Fe 2+ Fe 3+ ) O 4 . El momento magnético de hierro férrico Fe 3+ es 5μ B , mientras que la de hierro ferroso Fe 2+ es 4μ B . Debido al supercambio, el momento magnético total es (5 + 4 - 5) µ B = 4 µ B , porque los momentos magnéticos de los dos tipos de cationes son opuestos.
Las aplicaciones de los óxidos tecnológicos con propiedades magnéticas dependen en particular de su formateo, como la grabación magnética ( cintas magnéticas ) o el almacenamiento de información ( discos duros , CD ).
Los óxidos tecnológicos que presentan propiedades piezoeléctricas tienen la característica de estar eléctricamente polarizados bajo la acción de una tensión mecánica y, a la inversa, de deformarse cuando se les aplica un campo eléctrico . Hablamos de efecto directo y efecto inverso, siendo los dos inseparables: el efecto piezoeléctrico directo induce una tensión eléctrica bajo el efecto de una acción mecánica, mientras que el efecto piezoeléctrico inverso induce una acción mecánica bajo el efecto de una tensión eléctrica. Un cristal piezoeléctrico es ferroeléctrico si conserva su polarización eléctrica después de la aplicación de un campo eléctrico. Muy pocos materiales son ferroeléctricos. Sin deformación, la estructura de perovskita no tiene un momento dipolar eléctrico porque los aniones y cationes están dispuestos simétricamente, estando los cationes en el centro de sus sitios; cuando la red se deforma, por ejemplo por presión mecánica, los cationes de los huecos octaédricos están descentrados, lo que induce un momento dipolar y por tanto una tensión eléctrica .
La estructura más común de los óxidos tecnológicos con propiedades piezoeléctricas es una red cristalina ortorrómbica formada por octaedros de aniones dentro de los cuales está atrapado un catión relativamente pequeño; ocho de estos octaedros forman un cubo con un espacio en el centro del cual está atrapado otro catión relativamente grande. Este tipo de estructura se llama perovskita . Un ejemplo es el titanato de bario BaTiO 3, cuya estructura cristalina se ilustra al lado. En esta ilustración de una perovskita a alta temperatura, no se respeta el tamaño de los iones para poder visualizar claramente el poliedro de coordinación del titanio. El radio del anión oxígeno O 2- es en realidad el más grande.
Los óxidos tecnológicos piezoeléctricos se utilizan en sensores ( presión , temperatura , micrófonos , microbalanzas , etc. ) en actuadores o motores ( microscopio de fuerza atómica , microscopio tunelizador , óptica adaptativa en astronomía, autofocus de cámaras , cabezales que escriben las impresoras ink jet , etc. ) .
Los óxidos tecnológicos ferroeléctricos se utilizan para el almacenamiento de información.
Los óxidos tecnológicos dieléctricos se utilizan como aislantes eléctricos , por ejemplo, como aislantes de líneas de alta tensión .
Los fotocatalizadores , por ejemplo, se utilizan para la catálisis en contaminación , como el dióxido de titanio TiO 2, que así puede colocarse sobre edificios vidriados para evitar la suciedad gracias a sus propiedades oxidantes , o sobre un espejo para evitar la formación de empañamientos porque tiene una muy buena humectación con el agua .
El cristal fotónico utilizado por ejemplo para realizar coloraciones estructurales , componentes de ópticas integradas (utilizando por ejemplo niobato de litio LiNbO 3) o fibras con cristales fotónicos , por ejemplo, vidrio de cuarzo ( dióxido de silicio SiO 2).
Existen muchos métodos para caracterizar la cerámica, desde el polvo inicial hasta el producto sinterizado : técnicas de análisis de superficie ( RX , SEM , TEM , MFA , etc. ), medición del tamaño de partícula , área de superficie específica , densidad ( densidad ), porosidad , mecánica. resistencia , parámetros reológicos y comportamiento térmico.
Las cerámicas de ingeniería tienden a reemplazar a los metales en un número creciente de aplicaciones. Su mayor debilidad radica en su fragilidad , ligada a su rigidez , donde los metales tienen buena resistencia a la fractura debido a su ductilidad . Por otro lado, tienden a reducir las tensiones locales acumuladas bajo el efecto de deformaciones elásticas y plásticas . El desarrollo de materiales compuestos para fibra cerámica ha logrado un progreso significativo en esta área y amplía significativamente la gama de aplicaciones técnicas de la cerámica.
Hay cerámica en los cojinetes mecánicos y sellos , tales como cáscaras de cojinetes para turbinas de gas que funcionan a varios miles de revoluciones por minuto y más de 1500 ° C . De cierres mecánicos en cierres cerámicos que permiten el paso de árboles a través de las bombas para protegerlos de agentes corrosivos y abrasivos del ambiente externo. Este es el caso, por ejemplo, de los sistemas industriales de desulfuración de gases de combustión , donde los cojinetes de deslizamiento cerámicos de las bombas están expuestos a una lechada de cal básica muy concentrada y muy cargada de arena. Condiciones similares encontramos en los sistemas de bombeo para la desalación de agua de mar , en los que los cojinetes de deslizamiento cerámicos pueden tratar agua salada cargada de arena durante varios años sin que se dañe por abrasión o corrosión.
La mayoría de los materiales cerámicos son aislantes eléctricos , pero algunos son superconductores , semiconductores o se utilizan como elementos calefactores . Las cerámicas semiconductoras se utilizan para varistores ( óxido de zinc ZnO), sondas térmicas , arrancadores , desmagnetización , fusibles PTC reajustables .
Las cerámicas se conocen comúnmente como aislantes, como en las bujías y aislantes para líneas de alta tensión ). Soportan temperaturas de 600 ° C , por ejemplo en el caso de bujías o dispositivos de encendido para quemadores de gas. La alúmina Al 2 O 3bujías de encendido tiene una resistividad de 108 Ω cm a 600 ° C . Las aplicaciones en caliente se encuentran entre las más importantes de las cerámicas, especialmente en estufas , quemadores y elementos calefactores. Las cerámicas ultraréfractaires pueden operar hasta 2500 ° C sin deformaciones ni tensiones . La baja conductividad térmica y la muy alta termoestabilidad de estos materiales, como el diboruro de circonio ZrB 2y diboruro de hafnio HfB 2, hacer que se utilicen como aislantes térmicos o materiales refractarios , por ejemplo, para las tejas de escudos térmicos destinados a proteger vehículos espaciales y misiles balísticos durante su reentrada atmosférica , o en los bordes de ataque de aeronaves y aviones. armas en vuelo hipersónico (en ) , o incluso para cubrir la estructura metálica de paletas de turbinas .
Con la investigación de los motores de combustión interna que operan a temperaturas cada vez más altas, la demanda de álabes de turbocompresor , piezas de motor y cojinetes hechos de materiales cerámicos está aumentando significativamente. Ya en la década de 1980 , Toyota había desarrollado un motor cerámico capaz de operar a altas temperaturas sin enfriamiento, lo que resultó en una ganancia significativa en eficiencia y peso en comparación con los motores de combustión interna convencionales; entregado en algunos motores de la 7 ª generación S120 Toyota Corona , no fue producido en masa, porque muchos retos industriales, incluyendo el alto grado de pureza requerido.
El uso de la cerámica más grande en volumen es en forma de condensadores cerámicos (en) . Debido a su alta rigidez dieléctrica , los condensadores de potencia (de) cerámica son esenciales para los transmisores de ondas de radio . Las propiedades ópticas de determinadas cerámicas permiten su uso en lámparas de vapor metálico ( lámpara de sodio , lámparas de mercurio ), en diodos láser , así como en detectores de infrarrojos . Su inercia química y biocompatibilidad los convierten en candidatos válidos para prótesis de cadera y dentales . Las propiedades de la cerámica también se pueden utilizar para reducir la fricción entre piezas mecánicas ( rodamientos de bolas de cerámica , por ejemplo) o para detectar gases, humedad, actuar como catalizador o producir electrodos. Los polvos cerámicos a base de nitruro de titanio TiN, por ejemplo, se pueden utilizar como lubricante sólido .
| Material | Fórmula química | Propiedades notables | Ejemplos de aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Alúmina | Al 2 O 3 | Buena resistencia mecánica a altas temperaturas, buena conductividad térmica , alta resistividad eléctrica, alta dureza , buena resistencia al desgaste, inercia química. | Aislantes eléctricos, soportes de elementos calefactores, protecciones térmicas, elementos abrasivos, componentes mecánicos, anillos de estanqueidad , prótesis dentales. |
| Sialon | Si 12– m - n Al m + n O n N 16– n Si 6– n Al n O n N 8– n Si 2– n Al n O 1+ n N 2– n |
Solución sólida de nitruro de silicio If 3 N 4, nitruro de aluminio AlN y óxido de aluminio Al 2 O 3. | |
| Cordierita (silicato aluminoso ferro-magnésico) | Mg 2 Al 3 AlSi 5 O 18 | Buena resistencia al choque térmico, buena conductividad térmica. | Aisladores eléctricos, intercambiadores de calor, elementos calefactores. |
| Mullita | 3Al 2 O 3 2SiO 2o 2Al 2 O 3 SiO 2 | Buena resistencia al choque térmico, baja conductividad térmica, alta resistividad eléctrica. | Productos refractarios. |
| Dióxido de circonio | ZrO 2 | Excelentes propiedades mecánicas a altas temperaturas, baja conductividad térmica a temperatura ambiente, conductor eléctrico a T> 1000 ° C , alta dureza, buena resistencia al desgaste, buena inercia química, buena resistencia a los ataques de metales. Hay dos tipos: zirconia no estabilizada, utilizada como aditivo, material de recubrimiento, polvo abrasivo ... y zirconia estabilizada a itria (ZrO 2/ Y 2 O 3= TZP) o magnesia (ZrO 2/ MgO = PSZ). | Crisoles, boquillas de vertido, elementos calefactores, revestimiento antitérmico, conductores iónicos, prótesis dentales. |
| Óxido de zinc | ZnO | Utilizado en diodos por sus propiedades eléctricas. Ver Varistor . | |
| Óxido de hierro (II, III) | Fe 3 O 4 | Utilizado en transformadores y almacenamiento de datos magnéticos. | |
| Perovskitas | ( A ) ( B ) O 3 | Constituyen una amplia familia de materiales cristalinos que incluyen, por ejemplo, titanato de bario BaTiO 3, titanato de calcio CaTiO 3( perovskita ), titanato de estroncio SrTiO 3, (PbSr) TiO 3o Pb (Zr 0.5 Ti 0.5 ) O 3. | Dieléctricos para la fabricación de condensadores multicapa, termistores , transductores piezoeléctricos , etc. |
| Ortosilicato de magnesio | Mg 2 SiO 4 | Buena resistividad eléctrica. | Aisladores eléctricos. |
| Óxido de magnesio | MgO | Resistencia a los metales fundidos, buena resistencia mecánica. | Tratamiento de materiales piezoeléctricos , refractarios, componentes ópticos. |
| Dióxido de uranio | UO 2 | Combustible en reactores nucleares. |
| Material | Fórmula química | Propiedades notables | Ejemplos de aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Nitrido de silicona | Si 3 N 4 | Alta dureza, buena resistencia al desgaste y a la abrasión, buena inercia química, buena resistencia al choque térmico. Hay dos tipos de nitruro de silicio: unidos por nitruración del polvo de silicio comprimido o presionando el polvo de nitruro de silicio a alta temperatura ( sinterización ). | Polvos abrasivos, herramientas de corte, refractarios para la industria del acero, bolas rodantes, anillos de estanqueidad para fundición de metales, válvulas (automoción). |
| Carburo de boro | B 4 C | Blindaje de tanques y helicópteros . | |
| Carburo de silicio | Sic | Alta dureza, buena resistencia al choque térmico, alta conductividad térmica, baja expansión térmica, excelente inercia química. | Refractarios, resistencias calefactoras, herramientas de corte, piezas de fricción , juntas de bombas de agua, soporte de catalizador . |
| Nitruro de aluminio | AlN | Alta conductividad térmica, buena resistencia eléctrica, transparente a las longitudes de onda visibles e infrarrojas. | Circuitos impresos, columnas térmicas, ventanas radar, crisoles de fundición. |
| Nitruro de boro | BN | Alta conductividad térmica, baja expansión térmica, excelente resistencia al choque térmico, alta rigidez dieléctrica, baja constante dieléctrica, químicamente inerte, transparente a las microondas, fácilmente mecanizable. | Aislamientos eléctricos a altas temperaturas, crisoles para fundición , revestimientos de hornos, mangas termopares , materiales de resistencia, lubricante a alta temperatura. |
| Diboruro de aluminio | AlB 2 | Material de refuerzo en composites metálicos . |