Keramická definícia a chémia

Slovo „keramika“ pochádza z gréckeho slova „keramikos“, čo znamená „hrnčiarstva“. Zatiaľ čo najskoršou keramikou bola keramika, tento pojem zahŕňa veľkú skupinu materiálov vrátane niektorých čistých prvkov. Keramika je anorganické, nekovový tuhýobvykle na báze oxidu, nitridu, boridu alebo karbidu, ktorý sa spaľuje pri vysokej teplote. Keramika sa môže pred vypaľovaním glazúrovať, aby sa získal povlak, ktorý znižuje pórovitosť a má hladký, často zafarbený povrch. Mnohé keramiky obsahujú zmes iónových a kovalentných väzieb medzi atómami. Výsledný materiál môže byť kryštalický, semikryštalický alebo sklovitý. Amorfné materiály s podobným zložením sa všeobecne označujú ako „sklo".

Štyri hlavné typy keramiky sú biely tovar, štrukturálna keramika, technická keramika a žiaruvzdorné materiály. Medzi biely tovar patrí riad, keramikaa obklady. Medzi štrukturálne keramické výrobky patria tehly, rúry, strešné tašky a podlahové dlaždice. Technická keramika je známa aj ako špeciálna, jemná, pokročilá alebo inžinierska keramika. Táto trieda zahŕňa ložiská, špeciálne dlaždice (napr. Tepelné štíty kozmických lodí), biomedicínske implantáty, keramické brzdy, jadrové palivo, keramické motory a keramické povlaky. Žiaruvzdorné materiály sú keramika používaná na výrobu téglikov, pecí na pece a vyžarovania tepla v plynových krboch.

Suroviny pre keramiku zahŕňajú íl, kaolinát, oxid hlinitý, karbid kremíka, karbid volfrámu a určité čisté prvky. Suroviny sa kombinujú s vodou za vzniku zmesi, ktorá sa dá tvarovať alebo formovať. Po vyrobení keramiky je ťažké pracovať, takže sa zvyčajne tvaruje do konečnej požadovanej formy. Forma sa nechá uschnúť a vypáli sa v peci nazývanej pec. Proces spaľovania dodáva energiu na vytvorenie nového chemické väzby v materiáli (vitrifikácia) a niekedy nové minerály (napr. mullitové formy z kaolínu pri spaľovaní porcelánu). Vodotesné, dekoratívne alebo funkčné glazúry sa môžu pridať pred prvým vypálením alebo môžu vyžadovať následné vypálenie (bežnejšie). Prvým vypálením keramiky sa získa produkt nazývaný bisque. Pri prvom spaľovaní sa spaľujú organické látky a iné prchavé nečistoty. Druhé (alebo tretie) vypaľovanie sa môže nazývať zasklenie.

Hrnčiarsky tovar, tehly, dlaždice, kamenina, porcelán a porcelán sú bežné príklady keramiky. Tieto materiály sú dobre známe pre použitie v stavebníctve, remeselníctve a umení. Existuje mnoho ďalších keramických materiálov:

• V minulosti, sklo bola považovaná za keramiku, pretože je to anorganická tuhá látka, ktorá sa spaľuje a spracováva podobne ako keramika. Avšak, pretože sklo je amorfný tuhé sklo sa zvyčajne považuje za samostatný materiál. Usporiadaná vnútorná štruktúra keramiky hrá veľkú úlohu v ich vlastnostiach.
• Pevný čistý kremík a uhlík sa môžu považovať za keramiku. V prísnom zmysle, diamant by sa dalo nazvať keramika.
• Karbid kremíka a karbid volfrámu sú technické keramiky, ktoré majú vysokú odolnosť proti oderu, vďaka čomu sú užitočné pre pancierovanie tela, opotrebovacie dosky pre ťažbu a súčasti strojov.
• Oxid uránu (UO₂ je keramika používaná ako palivo jadrového reaktora.
• Zirconia (oxid zirkoničitý) sa používa na výrobu nožov, drahokamov, palivových článkov a kyslíkových senzorov keramických nožov.
• Oxid zinočnatý (ZnO) je polovodič.
• Oxid bóru sa používa na výrobu nepriestrelnej vesty.
• Oxid meďnatý bizmutitý a diborid horečnatý (MgB₂) sú supravodiče.
• Ako elektrický izolátor sa používa steatit (kremičitan horečnatý).
• Titaničitan bárnatý sa používa na výrobu vyhrievacích prvkov, kondenzátorov, prevodníkov a prvkov na ukladanie údajov.
• Keramické artefakty sú užitočné v archeológii a paleontológii, pretože ich chemické zloženie sa dá použiť na identifikáciu ich pôvodu. To sa týka nielen zloženia hliny, ale aj zloženia hliny zlosť - materiály pridané počas výroby a sušenia.

Keramika obsahuje tak širokú škálu materiálov, že je ťažké zovšeobecniť ich vlastnosti. Väčšina keramických materiálov vykazuje nasledujúce vlastnosti:

• Vysoká tvrdosť
• Zvyčajne krehký, so zlou húževnatosťou
• vysoký bod topenia
• Chemická odolnosť
• Zlá elektrická a tepelná vodivosť
• nízky kujnosť
• Vysoký modul pružnosti
• Vysoká pevnosť v tlaku
• Optická priehľadnosť pre rôzne vlnové dĺžky

Výnimky zahŕňajú supravodivú a piezoelektrickú keramiku.

Nazýva sa veda o príprave a charakterizácii keramiky ceramography.

Kompozitné materiály sú vyrobené z viac ako jednej triedy materiálov, ktoré môžu zahŕňať keramiku. Príklady kompozitov zahŕňajú uhlíkové vlákno a sklolaminát. cermet je druh kompozitného materiálu obsahujúceho keramiku a kov.

sklokeramická je nekryštalický materiál s keramickou kompozíciou. Kým kryštalická keramika má tendenciu byť formovaná, sklokeramická forma sa odlieva alebo fúka z taveniny. Príklady sklokeramiky zahŕňajú „sklenené“ varné dosky a sklenený kompozit používaný na viazanie jadrový odpad na likvidáciu.