Keraamiset määritelmät ja kemia

Sana "keraaminen" tulee kreikkalaisesta sanasta "keramikos", joka tarkoittaa "keramiikkaa". Vaikka varhaisimmat keramiikat olivat keramiikkaa, termi kattaa suuren joukon materiaaleja, mukaan lukien joitain puhtaita elementtejä. Keraaminen on epäorgaaninen, ei-metallinen vankka, joka perustuu yleensä oksidiin, nitridiin, boridiin tai karbidiin, joka poltetaan korkeassa lämpötilassa. Keramiikat voidaan lasittaa ennen polttoa, jotta saadaan pinnoite, joka vähentää huokoisuutta ja jolla on sileä, usein värillinen pinta. Monet keramiikat sisältävät ionisten ja kovalenttisten sidosten seoksen atomien välillä. Saatu materiaali voi olla kiteistä, puolikiteistä tai lasimaista. Amorfisia materiaaleja, joilla on samanlainen koostumus, kutsutaan yleensä "lasi-".

Keramiikan neljä päätyyppiä ovat tavarat, rakennekeramiikka, tekninen keramiikka ja tulenkestävät tuotteet. Valmistusvälineisiin kuuluu keittiövälineet, keramiikkaja seinälaatat. Rakennekeramiikkaan kuuluvat tiilet, putket, kattotiilet ja lattialaatat. Tekninen keramiikka tunnetaan myös erityisenä, hienona, edistyneenä tai suunnitelluna keramiikkana. Tähän luokkaan kuuluvat laakerit, erikoislaatat (esim. Avaruusalusten lämpösuojaus), lääketieteelliset implantit, keraamiset jarrut, ydinpolttoaineet, keraamiset moottorit ja keraamiset pinnoitteet. Tulenkestävät materiaalit ovat keramiikkaa, jota käytetään upokkaiden, polttouunien ja lämmön säteilyyn kaasutakkoissa.

Keramiikan raaka-aineisiin kuuluvat savi, kaolinaatti, alumiinioksidi, piikarbidi, volframikarbidi ja tietyt puhtaat elementit. Raaka-aineet yhdistetään veden kanssa muodostamaan seos, joka voidaan muotoilla tai muovata. Keramiikkaa on vaikea työstää valmistumisen jälkeen, joten yleensä ne muotoillaan lopulliseen haluttuun muotoonsa. Muodon annetaan kuivua ja se poltetaan uunissa, jota kutsutaan uuniksi. Polttoprosessi toimittaa energiaa uuden muodostumiseen kemialliset sidokset materiaalissa (lasitus) ja joskus uusia mineraaleja (esimerkiksi kaoliinista muodostuvat mulliitin muodot posliinin polttamisessa). Vedenpitäviä, koristeellisia tai toiminnallisia lasiteita voidaan lisätä ennen ensimmäistä polttamista tai se voi vaatia seuraavan polttamisen (yleisempi). Ensimmäinen keraamisen polttaminen antaa tuotteen, jota kutsutaan keksiksi. Ensimmäinen tulipalo polttaa orgaaniset yhdisteet ja muut haihtuvat epäpuhtaudet. Toista (tai kolmatta) ampumista voidaan kutsua lasitukseksi.

Keramiikka, tiilet, laatat, savi, posliini ja posliini ovat yleisiä esimerkkejä keramiikasta. Nämä materiaalit ovat tunnettuja käytettäväksi rakentamisessa, käsityönä ja taiteessa. On olemassa monia muita keraamisia materiaaleja:

• Menneisyydessä, lasi- pidettiin keraamisena, koska se on epäorgaaninen kiinteä aine, joka poltetaan ja käsitellään paljon kuin keraaminen. Koska lasi on kuitenkin amorfinen kiinteää, lasia pidetään yleensä erillisenä materiaalina. Keramiikan tilatulla sisäisellä rakenteella on suuri merkitys niiden ominaisuuksissa.
• Kiinteää puhdasta piitä ja hiiltä voidaan pitää keramiikana. Suppeassa merkityksessä, timantti voitaisiin kutsua keraamiseksi.
• Piikarbidi ja volframikarbidi ovat teknisiä keraamisia aineita, joilla on korkea kulutuskestävyys, mikä tekee niistä hyödyllisiä vartalohaarniskoissa, kaivosten kulutuslevyissä ja konekomponenteissa.
• Uraanioksidi (UO₂ on keramiikka, jota käytetään ydinreaktorin polttoaineena.
• zirkonia (zirkoniumdioksidia) käytetään keraamisten veitsiterien, jalokivien, polttokennojen ja happianturien valmistukseen.
• Sinkkioksidi (ZnO) on puolijohde.
• Boorioksidia käytetään vartalohaarnistojen valmistukseen.
• Vismuttistrontium-kuparioksidi ja magnesiumdiboridi (MgB₂) ovat suprajohteita.
• Steatiittia (magnesiumsilikaattia) käytetään sähköeristeenä.
• Bariumtitanaattia käytetään kuumennuselementtien, kondensaattoreiden, muuntimien ja tiedontallennuselementtien valmistukseen.
• Keraamiset esineet ovat hyödyllisiä arkeologiassa ja paleontologiassa, koska niiden kemiallista koostumusta voidaan käyttää alkuperän tunnistamiseen. Tämä sisältää paitsi saven koostumuksen myös myös saven koostumuksen luonne - valmistuksen ja kuivauksen aikana lisätyt materiaalit.

Keramiikka sisältää niin laajan valikoiman materiaaleja, että on vaikeaa yleistää niiden ominaisuuksia. Useimmilla keramiikoilla on seuraavat ominaisuudet:

• Korkea kovuus
• Yleensä hauras, huono sitkeys
• Korkea sulamispiste
• Kemiallinen resistanssi
• Huono sähkön- ja lämmönjohtavuus
• Matala sitkeys
• Korkea kimmokerroin
• Korkea puristuslujuus
• Optinen läpinäkyvyys useille aallonpituuksille

Poikkeuksia ovat suprajohtava ja pietsosähköinen keramiikka.

Keramiikan valmistuksen ja karakterisoinnin tiedettä kutsutaan ceramography.

Komposiittimateriaalit koostuvat useammasta kuin yhdestä materiaaliluokasta, joka voi sisältää keramiikkaa. Esimerkkejä komposiiteista ovat hiilikuitu ja lasikuitu. metallikeraamisissa on eräs komposiittimateriaali, joka sisältää keraamisia ja metalleja.

lasi-keraaminen on ei-kiteinen materiaali, jolla on keraaminen koostumus. Vaikka kiteinen keramiikka on yleensä valettu, lasikeramiikka muodostuu valamalla tai sulattamalla sulaa. Esimerkkejä lasikeramiikoista ovat "lasiset" kiuaslevyt ja sitomiseen käytetty lasikomposiitti ydinjäte hävitettäväksi.