پیشینه سرامیک

پیشینه سرامیک

به مواد (معمولاً جامد)ی که بخش عمدهٔ تشکیل دهندهٔ آن‌ها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می‌شود. همچنین بر اساس برخی تعاریف، از منظر شیمیایی به موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای زیاد تشکیل شده و به صورت توده‌ای شیشه مانند در می‌آیند و نیز تقریباً گداز ناپذیر و غیر حلال و بسیار سخت هستند، سرامیک گفته می‌شود.

این تعریف نه‌تنها سفالینه‌ها، پرسلان (چینی)، دیرگدازها، محصولات رسی سازه‌ای، ساینده‌ها، سیمان و شیشه را در بر می‌گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب‌ها، فروالکتریک‌ها، شیشه-سرامیک‌ها، سوخت‌های هسته‌ای … نیز می‌شود.

واژهٔ سرامیک از واژهٔ یونانی کراموس (κεραμικός) گرفته شده‌است که به معنی سفال یا شیء پخته‌شده‌است.

طبقه‌بندی سرامیک‌ها

سرامیک‌ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

• سرامیک‌های سنتی (سیلیکاتی)
• سرامیک‌های مدرن (مهندسی)
  • سرامیک‌های اکسیدی
  • سرامیک‌های غیر اکسیدی

سرامیک‌های اکسیدی را از لحاظ ساختار فیزیکی می‌توان به شکل زیر طبقه‌بندی کرد:

• سرامیک‌های مدرن مونولیتیک (یکپارچه)
• سرامیک‌های مدرن کامپوزیتی

انواع سرامیک‌ها

سرامیک‌های سنتی

این سرامیک‌ها همان سرامیک‌های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و …

سرامیک‌های مدرن

این فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اولیهٔ خالص و سنتزی ساخته می‌شوند. این نوع سرامیک‌ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده‌اند.

سرامیک‌های اکسیدی

برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک‌ها عبارت‌اند از:

. سیلیس یا سیلیکا (SiO۲)

• برلیا (BeO)
• تیتانیا (TiO_۲)
• آلومینا (Al_۲O_۳)
• زیرکونیا (ZrO_۲)
• منیزیا (MgO)

سرامیک‌های غیراکسیدی

این نوع سرامیک‌ها با توجه به ترکیبشان طبقه‌بندی می‌شوند که برخی از پرکاربردترین آن‌ها در زیر آمده‌اند:

1. نیتریدها
   • BN
   • TiN
   • Si_۳N_۴
   • GaN۲.کاربیدها
     • SiC
     • TiC
     • WC

     پیشینه

     برخی آغاز استفاده و ساخت سرامیک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می‌دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق. م نیز دانسته‌اند دولی در کل اکثریت تاریخ‌نگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق. م اتفاق نظر دارند. (بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک‌های سنتی است)

     اهمیت نوع کاشی ازنظر نفوذپذیری

     موضوع میزان جذب آب کاشی بیشتر در دو حالت لازم است موردتوجه قرار گیرد: اول در مورد مکان‌های مرطوب مانند دستشویی و حمام، چراکه آب جذب‌شده بستر مناسبی را برای رشد و تکثیر باکتری‌ها فراهم می‌کند. دوم در مورد مناطق سرد، به دلیل یخ‌زدگی آب جذب‌شده در کاشی که باعث ترک آن می‌شود.خواص برتر سرامیک‌ها نسبت به مواد دیگر

     • دیرگدازی بالا
     • سختی زیاد
     • مقاومت به خوردگی بالا
     • استحکام فشاری بالا

     کاربردهای مختلف مواد سرامیکی

     در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چندنمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده‌است:

     1. الکتریکی و مغناطیسی
        • عایق‌های ولتاژ بالا (AlN- Al_۲O_۳)
        • دی الکتریک (BaTiO_۳)
        • پیزوالکتریک (ZnO- SiO_۲)
        • پیروالکتریک (Pb(Zr_xTi_۱-x)O_۳))
        • مغناطیس نرم (Zn_۱-xMn_xFe_۲O_۴)
        • مغناطیس سخت (SrO.6Fe_۲O_۳)
        • نیمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO_۲)
        • رسانای یونی (β-Al_۲O_۳)
        • تابانندهٔ الکترون (LaB_۶)
        • ابررسانا (Ba_۲LaCu_۳O_۷-δ)
     2. سختی بالا
        • ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی (_۲O_۳TiN-Al)
        • مقاومت مکانیکی (SiC- Si_۳N_۴)
     3. نوری
        • فلورسانس (Y_۲O_۳)
        • ترانسلوسانس (نیمه‌شفاف) (SnO_۲)
        • منحرف‌کنندهٔ نوری (PLZT)
        • بازتاب نوری (TiN)
        • بازتاب مادون قرمز (SnO_۲)
        • انتقال دهندهٔ نور (SiO_۲)
     4. حرارتی
        • پایداری حرارتی (ThO_۲)
        • عایق حرارتی (CaO.nSiO_۲)
        • رسانای حرارتی (AlN – C)
     5. شیمیایی و بیوشیمیایی
        • پروتزهای استخوانی P_۳O_۱۲(Al_۲O_۳.Ca_۵(F,Cl))
        • سابستریت (TiO_۲– SiO_۲)
        • کاتالیزور (KO_۲.mnAl_۲O_۳)
     6. فناوری هسته‌ای
        • سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی
        • مواد کاهش‌دهندهٔ انرژی نوترون
        • مواد کنترل‌کنندهٔ فعالیت راکتور

     تفاوت کاشی و سرامیک

     در گویش عوام و غیر علمی به کاشی دیوار کاشی و به کاشی کف سرامیک گفته می‌شود.

     به طور کلی یک قطعه کاشی از دو قسمت تشکیل می‌شود:

     ۱- قطعه سفالی یا به اصطلاح بیسکوئیت که قسمت اصلی و استخوان‌بندی کاشی را تشکیل می‌دهد.

     ۲- لعاب روی آن که ماده‌ای است شیشه‌ای و قسمت رویی آن را تشکیل می‌دهد.

     ۳- استحکام: کاشی به دلیل ظریف بودن دارای استحکام کمتر و جذب آب بیشتری است و در دیوار استفاده می‌شود، ولی سرامیک به دلیل سطح استحکام بالا در کف استفاده می‌شود.