Keraamiline määratlus ja keemia

Sõna "keraamiline" pärineb kreeka sõnast "keramikos", mis tähendab "keraamika". Kui varasem keraamika oli keraamika, hõlmab mõiste suurt hulka materjale, sealhulgas mõnda puhast elementi. Keraamika on anorgaaniline, mittemetallne kindel, mis põhineb tavaliselt kõrgel temperatuuril põletatud oksiidil, nitriidil, booriidil või karbiidil. Keraamikat võib enne põletamist glasuurida, et saada poorsust vähendav kate, millel on sile, sageli värvitud pind. Paljud keraamikad sisaldavad aatomite vahel ioonsete ja kovalentsete sidemete segu. Saadud materjal võib olla kristalne, poolkristalne või klaaskeha. Sarnase koostisega amorfseid materjale nimetatakse tavaliselt "klaas".

Neli peamist keraamikatüüpi on kodutooted, struktuurkeraamika, tehniline keraamika ja tulekindlad materjalid. Kodutarvete hulka kuuluvad kööginõud, keraamikaja seinaplaadid. Konstruktsioonkeraamika hulka kuuluvad tellised, torud, katusekivid ja põrandaplaadid. Tehnilist keraamikat tuntakse ka kui spetsiaalset, peeneid, täiustatud või valmistatud keraamikaid. Sellesse klassi kuuluvad laagrid, spetsiaalsed plaadid (nt kosmoseaparaatide kuumavarjestus), biomeditsiinilised implantaadid, keraamilised pidurid, tuumkütused, keraamilised mootorid ja keraamilised katted. Tulekindlad materjalid on keraamika, mida kasutatakse tiiglite, liini põletusahjude valmistamiseks ja soojuskiirguseks gaasikaminates.

Keraamika tooraineks on savi, kaolinaat, alumiiniumoksiid, ränikarbiid, volframkarbiid ja teatavad puhtad elemendid. Toorained ühendatakse veega, et saada segu, mida saab vormida või vormida. Keraamikat on pärast valmistamist keeruline töödelda, nii et tavaliselt vormistatakse need soovitud lõplikeks vormideks. Vormil lastakse kuivada ja see kuumutatakse ahjus, mida nimetatakse ahjuks. Põlemisprotsess annab energiat uue moodustamiseks keemilised sidemed materjalis (klaasistamine) ja mõnikord ka uusi mineraale (nt portselani põlemisel kaoliinist moodustunud mulliidi vormid). Enne esimest süütamist võib lisada veekindlaid, dekoratiivseid või funktsionaalseid glasuure või võib olla vajalik järgnev tulekahju (tavalisem). Keraamika esimesel põletamisel saadakse toode, mida nimetatakse küpsiseks. Esimene süütamine põletab orgaanilised ja muud lenduvad lisandid. Teist (või kolmandat) süütamist võib nimetada klaasimiseks.

Keraamika levinumad näited on keraamika, tellised, plaadid, savinõud, portselan ja portselan. Need materjalid on tuntud kasutamiseks ehituses, käsitöös ja kunstis. Seal on palju muid keraamilisi materjale:

• Minevikus, klaas peeti keraamikaks, kuna see on anorgaaniline tahke aine, mida põletatakse ja töödeldakse sarnaselt keraamikaga. Kuid kuna klaas on amorfne tahke, klaas peetakse tavaliselt eraldi materjaliks. Keraamika tellitud sisestruktuur mängib nende omadustes suurt rolli.
• Tahket puhast räni ja süsinikku võib pidada keraamikaks. Otseses mõttes teemant võiks nimetada keraamikaks.
• Ränikarbiid ja volframkarbiid on kõrge kulumiskindlusega tehnilised keraamikad, mis muudavad need kasulikuks soomusrüüde jaoks, kaevanduse kulumisplaatide jaoks ja masinaosade jaoks.
• Uraanoksiid (UO₂ on tuumareaktori kütusena kasutatav keraamika.
• Tsirkooniumoksiid (tsirkooniumdioksiidi) kasutatakse keraamiliste noaterade, kalliskivide, kütuseelementide ja hapnikuandurite valmistamiseks.
• Tsinkoksiid (ZnO) on pooljuht.
• Booroksiidi kasutatakse keha soomuste valmistamiseks.
• Vismut-strontsium vaskoksiid ja magneesium diboriid (MgB₂) on ülijuhid.
• Elektriisolaatorina kasutatakse steatiiti (magneesiumsilikaati).
• Baariumititanaati kasutatakse kütteelementide, kondensaatorite, muundurite ja andmesalvestuselementide valmistamiseks.
• Keraamilised esemed on kasulikud arheoloogias ja paleontoloogias, kuna nende keemilist koostist saab kasutada nende päritolu kindlakstegemiseks. See hõlmab mitte ainult savi, vaid ka savi koostist karastus - tootmisel ja kuivatamisel lisatud materjalid.

Keraamika sisaldab nii laia valikut materjale, et nende omadusi on keeruline üldistada. Enamikul keraamikutest on järgmised omadused:

• Kõrge karedus
• Tavaliselt rabe, nõrga sitkusega
• Kõrge sulamispunkt
• Keemiline vastupidavus
• Kehv elektri- ja soojusjuhtivus
• Madal paindlikkus
• Suur elastsusmoodul
• Suur survetugevus
• Optiline läbipaistvus erinevatele lainepikkustele

Eranditeks on ülijuhtiv ja piesoelektriline keraamika.

Keraamika ettevalmistamise ja iseloomustamise teadus on nn keraamograafia.

Komposiitmaterjalid koosnevad enam kui ühest klassist materjale, mis võivad sisaldada keraamikat. Komposiitide näideteks on süsinikkiud ja klaaskiud. A metallkeraamika on komposiitmaterjalide tüüp, mis sisaldab keraamikat ja metalli.

A klaaskeraamiline on mittekristalne materjal, millel on keraamiline koostis. Kui kristallkeraamika kipub olema vormitud, siis klaaskeraamika moodustub sula sulatamisel või puhumisel. Klaaskeraamika näideteks on "klaasist" pliidiplaadid ja klaasikomposiit, mida kasutatakse sidumiseks tuumajäätmed utiliseerimiseks.