Seramik Tanımı ve Kimyası

"Seramik" kelimesi Yunanca "seramik" anlamına gelen "keramikos" kelimesinden gelmektedir. En eski seramikler çanak çömlekken, bu terim, bazı saf elementler dahil olmak üzere geniş bir malzeme grubunu kapsar. Bir seramik inorganik, metal olmayan katı, genellikle yüksek bir sıcaklıkta ateşlenen bir oksit, nitrür, borid veya karbür esaslıdır. Seramikler, gözenekliliği azaltan ve pürüzsüz, genellikle renkli bir yüzeye sahip bir kaplama üretmek için pişirmeden önce sırlanabilir. Birçok seramik, atomlar arasında iyonik ve kovalent bağların bir karışımını içerir. Nihai materyal, kristalli, yarı kristalli veya vitröz olabilir. Benzer bileşime sahip amorf malzemeler genel olarak "bardak".

Dört ana seramik türü beyaz tahtalar, yapısal seramikler, teknik seramikler ve refrakterlerdir. Beyaz eşyalara tencere seti, çömlekçilikve duvar karoları. Yapısal seramikler arasında tuğlalar, borular, çatı kiremitleri ve yer karoları bulunur. Teknik seramikler ayrıca özel, ince, gelişmiş veya mühendislik amaçlı seramikler olarak da bilinir. Bu sınıf rulmanları, özel fayansları (örn. Uzay aracı ısı koruması), biyomedikal implantları, seramik frenleri, nükleer yakıtları, seramik motorları ve seramik kaplamaları içerir. Refrakterler, gazlı şöminelerde pota, sıra fırınları ve ısı yayan seramiklerdir.

Seramik hammaddeleri kil, kaolinat, alüminyum oksit, silikon karbür, tungsten karbür ve bazı saf elementleri içerir. Ham maddeler, şekillendirilebilen veya kalıplanabilen bir karışım oluşturmak için su ile birleştirilir. Seramikler yapıldıktan sonra çalışmak zordur, bu nedenle genellikle istenen son formlarına şekillendirilirler. Formun kurumasına izin verilir ve fırın adı verilen bir fırında pişirilir. Ateşleme işlemi yeni enerji oluşturmak için enerji sağlar Kimyasal bağlar malzemede (vitrifikasyon) ve bazen yeni mineraller (örn., porselenin pişirilmesinde kaolinden mullit formları). Su geçirmez, dekoratif veya fonksiyonel sırlar ilk pişirmeden önce eklenebilir veya daha sonraki bir pişirmeyi gerektirebilir (daha yaygın). Bir seramiğin ilk pişirilmesi bisque adı verilen bir ürün verir. İlk ateş organikleri ve diğer uçucu yabancı maddeleri yakar. İkinci (veya üçüncü) ateşleme sırlama olarak adlandırılabilir.

Çanak çömlek, tuğla, fayans, toprak, çin ve porselen seramiklerin yaygın örnekleridir. Bu malzemeler bina, işçilik ve sanatta kullanım için iyi bilinir. Başka birçok seramik malzeme var:

• Geçmişte, bardak bir seramik olarak kabul edildi, çünkü seramik gibi pişirilen ve işlenen inorganik bir katı. Ancak, cam bir amorf katı, cam genellikle ayrı bir malzeme olarak kabul edilir. Seramiklerin düzenli iç yapısı özelliklerinde büyük rol oynar.
• Katı saf silikon ve karbonun seramik olduğu düşünülebilir. Katı bir anlamda, bir elmas seramik denebilir.
• Silisyum karbür ve tungsten karbür, yüksek aşınma direncine sahip, bunları vücut zırhı, madencilik için aşınma plakaları ve makine bileşenleri için kullanışlı kılan teknik seramiklerdir.
• Uranyum oksit (UO₂ nükleer reaktör yakıtı olarak kullanılan bir seramiktir.
• Zirkonyum (zirkonyum dioksit) seramik bıçak ağızları, değerli taşlar, yakıt hücreleri ve oksijen sensörleri yapmak için kullanılır.
• Çinko oksit (ZnO) bir yarı iletkendir.
• Bor oksit vücut zırhı yapmak için kullanılır.
• Bizmut stronsiyum bakır oksit ve magnezyum diborid (MgB₂) süperiletkenlerdir.
• Steatit (magnezyum silikat) bir elektrik yalıtkanı olarak kullanılır.
• Baryum titanat, ısıtma elemanları, kapasitörler, dönüştürücüler ve veri depolama elemanları yapmak için kullanılır.
• Seramik eserler arkeoloji ve paleontolojide yararlıdır, çünkü kimyasal bileşimleri kökenlerini tanımlamak için kullanılabilir. Bu sadece kil bileşimini değil, aynı zamanda öfke - üretim ve kurutma sırasında eklenen malzemeler.

Seramikler, özelliklerini genelleştirmek zor olan çok çeşitli malzemeleri içerir. Çoğu seramik aşağıdaki özellikleri sergiler:

• Yüksek sertlik
• Genellikle kırılganlık, zayıf tokluk ile
• Yüksek erime noktası
• Kimyasal direnç
• Kötü elektriksel ve termal iletkenlik
• Düşük yumuşaklık
• Yüksek esneklik modülü
• Yüksek sıkıştırma mukavemeti
• Çeşitli dalga boylarına optik şeffaflık

İstisnalar arasında süperiletkenlik ve piezoelektrik seramikler sayılabilir.

Seramik hazırlama ve karakterizasyon bilimine seramografi.

Kompozit malzemeler, seramik içerebilir, birden fazla malzeme sınıfından oluşur. Kompozitlerin örnekleri, karbon fiber ve fiberglastır. bir sermet seramik ve metal içeren bir kompozit malzemedir.

bir cam-seramik seramik bileşimli kristalimsi olmayan bir malzemedir. Kristalin seramikler kalıplanma eğilimindeyken, cam-seramikler bir eriyiğin dökülmesinden veya üflenmesinden meydana gelir. Cam seramiklere örnek olarak "cam" ocaklar ve bağlamak için kullanılan cam kompozit verilebilir. nükleer atık bertaraf için.