Definicja ceramiki i chemia

Słowo „ceramika” pochodzi od greckiego słowa „keramikos”, co oznacza „ceramikę”. Chociaż najwcześniejszą ceramiką były wyroby garncarskie, termin ten obejmuje dużą grupę materiałów, w tym niektóre czyste elementy. Ceramika to nieorganiczny, niemetalowe solidny, na ogół na bazie tlenku, azotku, boru lub węglika, wypalanych w wysokiej temperaturze. Ceramika może być szkliwiona przed wypaleniem w celu uzyskania powłoki, która zmniejsza porowatość i ma gładką, często kolorową powierzchnię. Wiele materiałów ceramicznych zawiera mieszaninę wiązań jonowych i kowalencyjnych między atomami. Powstały materiał może być krystaliczny, półkrystaliczny lub szklisty. Materiały amorficzne o podobnym składzie są ogólnie nazywane „szkło".

Cztery główne rodzaje ceramiki to biały sprzęt, ceramika strukturalna, ceramika techniczna i materiały ogniotrwałe. Whitewares obejmuje naczynia kuchenne, garncarstwoi płytki ścienne. Ceramika strukturalna obejmuje cegły, rury, dachówki i płytki podłogowe. Ceramika techniczna jest również znana jako ceramika specjalna, delikatna, zaawansowana lub inżynierska. Do tej klasy należą łożyska, specjalne płytki (np. Osłona termiczna statku kosmicznego), implanty biomedyczne, hamulce ceramiczne, paliwa jądrowe, silniki ceramiczne i powłoki ceramiczne. Materiały ogniotrwałe to ceramika stosowana do wyrobu tygli, pieców liniowych i emitowania ciepła w kominkach gazowych.

Surowce do ceramiki obejmują glinę, kaolinian, tlenek glinu, węglik krzemu, węglik wolframu i niektóre czyste pierwiastki. Surowce łączy się z wodą, tworząc mieszankę, którą można kształtować lub formować. Ceramika jest trudna do obróbki po ich wytworzeniu, dlatego zwykle są one kształtowane w ostateczne pożądane formy. Formę pozostawia się do wyschnięcia i wypala w piecu zwanym piecem. Proces wypalania dostarcza energii do tworzenia nowych wiązania chemiczne w materiale (witryfikacja) i czasami nowe minerały (np. mulit tworzy się z kaolinu podczas wypalania porcelany). Wodoodporne, dekoracyjne lub funkcjonalne szkliwa mogą być dodane przed pierwszym wypaleniem lub mogą wymagać kolejnego wypalenia (bardziej powszechne). Pierwsze wypalenie ceramiki daje produkt o nazwie bisque. Pierwsze wypalanie spala substancje organiczne i inne lotne zanieczyszczenia. Drugie (lub trzecie) wypalanie można nazwać oszkleniem.

Ceramika, cegły, płytki, wyroby ceramiczne, porcelana i porcelana są typowymi przykładami ceramiki. Materiały te są dobrze znane z zastosowania w budownictwie, rzemiośle i sztuce. Istnieje wiele innych materiałów ceramicznych:

• W przeszłości, szkło był uważany za ceramikę, ponieważ jest to nieorganiczna substancja stała, która jest wypalana i traktowana podobnie jak ceramika. Jednak ponieważ szkło jest bezpostaciowy stałe, szkło jest zwykle uważane za oddzielny materiał. Uporządkowana struktura wewnętrzna ceramiki odgrywa dużą rolę w ich właściwościach.
• Stały czysty krzem i węgiel można uznać za ceramikę. W ścisłym sensie diament można nazwać ceramiką.
• Węglik krzemu i węglik wolframu to ceramika techniczna o wysokiej odporności na ścieranie, co czyni je przydatnymi w zbroi, płytach ścieralnych do wydobycia i elementach maszyn.
• Tlenek uranu (UO₂ jest ceramiką stosowaną jako paliwo do reaktora jądrowego.
• Tlenek cyrkonu (dwutlenek cyrkonu) służy do produkcji ceramicznych ostrzy, klejnotów, ogniw paliwowych i czujników tlenu.
• Tlenek cynku (ZnO) jest półprzewodnikiem.
• Tlenek boru służy do produkcji zbroi.
• Tlenek bizmutu strontu tlenek miedzi i diborek magnezu (MgB₂) są nadprzewodnikami.
• Steatyt (krzemian magnezu) jest stosowany jako izolator elektryczny.
• Tytanian baru służy do wytwarzania elementów grzejnych, kondensatorów, przetworników i elementów do przechowywania danych.
• Ceramiczne artefakty są przydatne w archeologii i paleontologii, ponieważ ich skład chemiczny można wykorzystać do identyfikacji ich pochodzenia. Dotyczy to nie tylko składu gliny, ale także składu hartować - materiały dodane podczas produkcji i suszenia.

Ceramika zawiera tak szeroką gamę materiałów, że trudno jest uogólnić ich cechy. Większość ceramiki wykazuje następujące właściwości:

• Wysoka twardość
• Zwykle kruche, o słabej wytrzymałości
• Wysoki temperatura topnienia
• Odporność chemiczna
• Niska przewodność elektryczna i cieplna
• Niska plastyczność
• Wysoki moduł sprężystości
• Wysoka wytrzymałość na ściskanie
• Optyczna przezroczystość dla różnych długości fal

Wyjątki obejmują ceramikę nadprzewodzącą i piezoelektryczną.

Nazywa się naukę przygotowania i charakteryzowania ceramiki ceramografia.

Materiały kompozytowe składają się z więcej niż jednej klasy materiału, który może obejmować ceramikę. Przykłady kompozytów obejmują włókno węglowe i włókno szklane. ZA metaloceramika jest rodzajem materiału kompozytowego zawierającego ceramikę i metal.

ZA ceramika szklana jest niekrystalicznym materiałem o składzie ceramicznym. Podczas gdy ceramika krystaliczna jest zwykle formowana, ceramika szklana tworzy się z odlewu lub rozdmuchiwania stopu. Przykłady ceramiki szklanej obejmują płyty szklane i szklany kompozyt stosowany do wiązania odpady nuklearne do dyspozycji.