Vodljiva keramika, napredni industrijski materijali, koji zbog modifikacija u svojoj strukturi služe kao električni vodiči.
Pored poznatih fizičkih svojstava keramičkih materijala - tvrdoće, tlačne čvrstoće, krhkosti - postoji i svojstvo električnog otpora. Većina keramike odupire se protoku električne struje, pa se iz toga razloga keramički materijali poput porculana tradicionalno izrađuju u električne izolatore. Neke su keramike odlični provodnici električne energije. Većina tih vodiča je napredna keramika, moderni materijali čija se svojstva mijenjaju preciznom kontrolom njihove proizvodnje iz praha u proizvode. Svojstva i izrada napredne keramike opisana je u članku napredna keramika. Ovaj članak nudi pregled svojstava i primjene nekoliko električno provodljive napredne keramike.
U članku su opisani uzroci otpora kod većine keramike. Sastav i svojstva keramike. Za potrebe ovog članka, podrijetlo vodljivosti u keramici može se ukratko objasniti. Električna vodljivost u keramici je, kao i u većini materijala, dvije vrste: elektronička i ionska. Elektronska provodljivost je prolazak slobodnih elektrona kroz materijal. U keramici ionske veze koje drže atome zajedno ne dopuštaju slobodne elektrone. Međutim, u nekim slučajevima nečistoće različite valencije (tj. Koje imaju različit broj vezivnih elektrona) mogu biti uključene u materijal, a te nečistoće mogu djelovati kao donatori ili akceptori elektrona. U drugim slučajevima mogu biti uključeni prijelazni metali ili rijetkozemaljski elementi različite valencije; ove nečistoće mogu djelovati kao centri za polarone - vrste elektrona koji stvaraju mala područja lokalne polarizacije dok se kreću od atoma do atoma. Kao otpornici, elektrode i grijaći elementi koriste se elektronički provodljiva keramika.
Ionska provodljivost sastoji se od tranzita iona (atoma pozitivnog ili negativnog naboja) s jednog mjesta na drugo putem točkastih oštećenja zvanih slobodna mjesta u kristalnoj rešetki. Pri normalnim uvjetima okoline odvija se vrlo malo skoka iona, budući da su atomi u relativno niskim energetskim stanjima. Na visokim temperaturama, slobodna mjesta postaju pokretna, a određena keramika pokazuje ono što je poznato kao brza ionska provodljivost. Ove su keramike posebno korisne u plinskim senzorima, gorivnim ćelijama i baterijama.
Debeloslojni i tankoslojni otpornici i elektrode
Semimetalni keramički vodiči imaju najveću vodljivost svih superprevodnih keramika (opisanih dolje). Primjeri polimetalne keramike su olovni oksid (PbO), rutenijev dioksid (RuO 2), bizmut rutenat (Bi 2 Ru 2 O 7) i bizmut-iridat (Bi 2 Ir 2 O 7). Kao i metali, i ovi materijali se preklapaju u energetskim pojasevima elektrona i zbog toga su izvrsni elektronski vodiči. Koriste se kao "tinte" za otpornike na sitotisak u mikrostruke mikrovalne sklopove. Tinte su praškasti čelik i čestice glazure raspršene u prikladne organske dijelove koji daju svojstva protoka potrebna za sitotisak. Prilikom paljenja organske tvari izgaraju dok se glazure stoje. Promjenom količine čestica vodiča moguće je proizvesti velike varijacije u otpornosti debelih filmova.
Keramika se temelje na smjesama indij oksida (u 2 O 3) i kositar oksid (SNO 2) -referred u elektronskoj industriji kao indij kositar oksid (ITO) -Jesi otvorenih elektroničkih vodiča, i oni imaju dodatnu osnovu svoje optički proziran, Vodljivost i transparentnost nastaju iz kombinacije velikog pojasa i ugradnje dovoljnih davalaca elektrona. Stoga postoji optimalna koncentracija elektrona za maksimiziranje elektroničke provodljivosti i optičkog prijenosa. ITO vidi široku primjenu kao tanke prozirne elektrode za solarne ćelije i za zaslone s tekućim kristalima poput onih koji se koriste na ekranima prijenosnih računala. ITO se također koristi kao tankoslojni otpornik u integriranim krugovima. Za te se primjene primjenjuju standardne tehnike taloženja tankih filmova i fotolitografske tehnike.
