Keramikos apibrėžimas ir chemija

Žodis „keramika“ kilęs iš graikų kalbos žodžio „keramikos“, reiškiančio „keramika“. Ankstyviausia keramika buvo keramika, tačiau ši sąvoka apima didelę medžiagų grupę, įskaitant kai kuriuos grynus elementus. Keramika yra neorganinis, ne metalinis kietas, paprastai pagrįstas oksidu, nitridu, boridu arba karbidu, kuris kūrenamas aukštoje temperatūroje. Keramika gali būti įstiklinta prieš deginant, kad susidarytų danga, kuri sumažina poringumą ir turi lygų, dažnai spalvotą paviršių. Daugelyje keramikos dirbinių yra jonų ir kovalentinių ryšių mišinys tarp atomų. Gauta medžiaga gali būti kristalinė, pusiau kristalinė arba stiklinė. Panašios sudėties amorfinės medžiagos paprastai vadinamos "stiklo".

Keturios pagrindinės keramikos rūšys yra dirbiniai, struktūrinė keramika, techninė keramika ir ugniai atsparios medžiagos. „Whitewares“ yra virtuvės reikmenys, keramika, ir sienų plytelės. Konstrukcinei keramikai priskiriamos plytos, vamzdžiai, stogo čerpės ir grindų plytelės. Techninė keramika taip pat žinoma kaip ypatinga, taurioji, pažangioji ar inžinerinė keramika. Šiai klasei priklauso guoliai, specialios plytelės (pvz., Erdvėlaivių šiluminis ekranas), biomedicinos implantai, keraminiai stabdžiai, branduolinis kuras, keramikos varikliai ir keraminės dangos. Ugniai atsparios medžiagos yra keramika, naudojama tigliams gaminti, krosnims deginti ir šilumai spinduliuoti dujų židiniuose.

Keramikos žaliavos yra molis, kaolinatas, aliuminio oksidas, silicio karbidas, volframo karbidas ir tam tikri gryni elementai. Žaliavos sujungiamos su vandeniu, kad būtų gautas formos ar formos mišinys. Gaminant keramiką sunku dirbti, todėl paprastai jos formuojamos pagal norimas formas. Formai leidžiama išdžiūti ir šaunama į orkaitę, vadinamą krosnimi. Degimo procesas suteikia energijos formuojant naujas cheminiai ryšiai medžiagoje (stiklinimas) ir kartais nauji mineralai (pvz., kaolino mullitas susidaro kūrenant porcelianą). Vandeniui atsparios, dekoratyvinės arba funkcinės glazūros gali būti dedamos prieš pirmąjį šaudymą arba gali reikėti vėlesnio degimo (dažniau). Pirmą kartą išdeginus keramiką, gaunamas produktas, vadinamas sausainiu. Pirmasis šaudymas sudegina organines medžiagas ir kitas lakias priemaišas. Antrasis (arba trečiasis) šaudymas gali būti vadinamas stiklinimu.

Keramika, plytos, plytelės, fajansas, porcelianas ir porcelianas yra įprasti keramikos pavyzdžiai. Šios medžiagos yra gerai žinomos naudoti statybose, rankdarbiuose ir mene. Yra daugybė kitų keraminių medžiagų:

• Praeityje, stiklo buvo laikoma keramika, nes tai neorganinė kieta medžiaga, kuri kūrenama ir apdorojama panašiai kaip keramika. Tačiau, kadangi stiklas yra amorfinis kietas, stiklas paprastai laikomas atskira medžiaga. Užsakyta keramikos vidinė struktūra vaidina didelę reikšmę jų savybėms.
• Kietas grynas silicis ir anglis gali būti laikomi keramika. Griežta prasme deimantas galėtų būti vadinama keramika.
• Silicio karbidas ir volframo karbidas yra techninė keramika, pasižyminti dideliu atsparumu dilimui, todėl jie yra naudingi kūno šarvams, kasybos dėvėjimo plokštėms ir mašinų komponentams.
• Urano oksidas (UO₂ yra keramika, naudojama kaip branduolinio reaktoriaus kuras.
• Cirkonis (cirkonio dioksidas) yra naudojamas keramikiniams peilių ašmenims, brangakmeniams, kuro elementams ir deguonies jutikliams gaminti.
• Cinko oksidas (ZnO) yra puslaidininkis.
• Boro oksidas naudojamas kūno šarvams gaminti.
• Bismuto stroncio vario oksidas ir magnio diboridas (MgB₂) yra superlaidininkai.
• Steatitas (magnio silikatas) naudojamas kaip elektros izoliatorius.
• Bario titanatas naudojamas kaitinimo elementams, kondensatoriams, keitikliams ir duomenų saugojimo elementams gaminti.
• Keramikos dirbiniai yra naudingi archeologijoje ir paleontologijoje, nes jų cheminė sudėtis gali būti naudojama jų kilmei nustatyti. Tai apima ne tik molio, bet ir molio sudėtį nusiteikimas - medžiagos, pridėtos gaminant ir džiovinant.

Keramika apima tokią didelę medžiagų įvairovę, kad sunku apibendrinti jų savybes. Dauguma keramikos medžiagų pasižymi šiomis savybėmis:

• Aukštas kietumas
• Paprastai trapus, silpno kietumo
• Aukštas lydymosi temperatūra
• Cheminis atsparumas
• Prastas elektros ir šilumos laidumas
• Žemas lankstumas
• Aukštas elastingumo modulis
• Didelis stipris gniuždant
• Optinis skaidrumas įvairiems bangų ilgiams

Išimtys yra superlaidžios ir pjezoelektrinės keramikos.

Vadinamas keramikos paruošimo ir apibūdinimo mokslas keramografija.

Kompozicines medžiagas sudaro daugiau nei viena klasės medžiaga, kuriai gali priklausyti keramika. Kompozitų pavyzdžiai yra anglies pluoštas ir stiklo pluoštas. A kermetas yra kompozicinės medžiagos rūšis, kurioje yra keramikos ir metalo.

A stiklo-keramikos yra nekristalinė medžiaga, turinti keraminę kompoziciją. Nors kristalinė keramika yra linkusi formuoti, stiklo keramika susidaro liejant ar pučiant lydalui. Stiklokeramikos pavyzdžiai yra „stiklinės“ viryklės ir stiklo kompozitas, naudojamas rišimui radioaktyvios atliekos šalinimui.