Keramická definice a chemie

Slovo „keramika“ pochází z řeckého slova „keramikos“, což znamená „keramika“. Zatímco nejčasnější keramika byla hrnčířská hlína, termín zahrnuje velkou skupinu materiálů, včetně některých čistých prvků. Keramika je anorganický, nekovový pevnýobvykle na bázi oxidu, nitridu, boridu nebo karbidu, který je vypalován při vysoké teplotě. Keramika může být před vypalováním zasklena za vzniku povlaku, který snižuje poréznost a má hladký, často barevný povrch. Mnoho keramik obsahuje směs iontových a kovalentních vazeb mezi atomy. Výsledný materiál může být krystalický, semikrystalický nebo sklovitý. Amorfní materiály s podobným složením se obecně nazývají "sklenka".

Čtyři hlavní typy keramiky jsou bílé zboží, strukturální keramika, technická keramika a žáruvzdorné materiály. Mezi bílé nádobí patří nádobí, hrnčířstvía obklady. Konstrukční keramika zahrnuje cihly, potrubí, střešní tašky a podlahové dlaždice. Technická keramika je také známá jako speciální, jemná, pokročilá nebo umělá keramika. Tato třída zahrnuje ložiska, speciální dlaždice (např. Tepelné stínění kosmických lodí), biomedicínské implantáty, keramické brzdy, jaderná paliva, keramické motory a keramické povlaky. Žáruvzdorné materiály jsou keramika používaná k výrobě kelímků, linkových pecí a vyzařování tepla v plynových krbech.

Suroviny pro keramiku zahrnují jíl, kaolinát, oxid hlinitý, karbid křemíku, karbid wolframu a určité čisté prvky. Suroviny jsou kombinovány s vodou za vzniku směsi, která může být tvarována nebo formována. Keramika se po výrobě obtížně zpracovává, takže se obvykle tvaruje do konečné požadované podoby. Forma se nechá vyschnout a je vypálena v peci zvané pec. Proces vypalování dodává energii k vytvoření nového chemické vazby v materiálu (vitrifikace) a někdy i nové minerály (např. mullitové formy z kaolinu při vypalování porcelánu). Vodotěsné, dekorativní nebo funkční glazury mohou být přidány před prvním vypálením nebo mohou vyžadovat následné vypalování (běžnější). Při prvním vypálení keramiky se získá produkt zvaný biskup. První palba spaluje organické látky a jiné těkavé nečistoty. Druhé (nebo třetí) vypalování může být nazýváno zasklením.

Hrnčířství, cihly, dlaždice, kamenina, porcelán a porcelán jsou běžnými příklady keramiky. Tyto materiály jsou dobře známé pro použití ve stavebnictví, řemeslné výrobě a umění. Existuje mnoho dalších keramických materiálů:

• V minulosti, sklenka byl považován za keramiku, protože se jedná o anorganickou pevnou látku, která je vypalována a zpracovávána podobně jako keramika. Nicméně, protože sklo je amorfní pevné, sklo je obvykle považováno za samostatný materiál. Uspořádaná vnitřní struktura keramiky hraje velkou roli v jejich vlastnostech.
• Pevný čistý křemík a uhlík lze považovat za keramiku. V přísném smyslu, diamant mohl být nazýván keramikou.
• Karbid křemíku a karbid wolframu jsou technické keramiky, které mají vysokou odolnost proti otěru, díky čemuž jsou užitečné pro pancéřování těla, otěruvzdorné desky pro těžbu a součásti strojů.
• Oxid uranu (UO₂ je keramika používaná jako palivo jaderného reaktoru.
• Zirconia (oxid zirkoničitý) se používá k výrobě nožů, drahokamů, palivových článků a kyslíkových senzorů.
• Oxid zinečnatý (ZnO) je polovodič.
• Oxid boritý se používá k výrobě neprůstřelné vesty.
• Oxid měďnatý bizmutitý stroncium a diborid hořečnatý (MgB₂) jsou supravodiče.
• Jako elektrický izolátor se používá stearát (křemičitan hořečnatý).
• Titaničnan barnatý se používá k výrobě topných prvků, kondenzátorů, převodníků a prvků pro ukládání dat.
• Keramické artefakty jsou užitečné v archeologii a paleontologii, protože jejich chemické složení lze použít k identifikaci jejich původu. To zahrnuje nejen složení hlíny, ale také složení hlíny nálada - materiály přidané během výroby a sušení.

Keramika obsahuje tak širokou škálu materiálů, že je obtížné zobecnit jejich vlastnosti. Většina keramik vykazuje následující vlastnosti:

• Vysoká tvrdost
• Obvykle křehký, se špatnou houževnatostí
• Vysoký bod tání
• Chemická odolnost
• Špatná elektrická a tepelná vodivost
• Nízký kujnost
• Vysoký modul pružnosti
• Vysoká pevnost v tlaku
• Optická průhlednost pro různé vlnové délky

Výjimky zahrnují supravodivou a piezoelektrickou keramiku.

Nazývá se věda o přípravě a charakterizaci keramiky ceramografie.

Složené materiály jsou vyrobeny z více než jedné třídy materiálů, které mohou zahrnovat keramiku. Příklady kompozitů zahrnují uhlíkové vlákno a sklolaminát. A cermet je druh kompozitního materiálu obsahujícího keramiku a kov.

A sklokeramika je nekrystalický materiál s keramickou kompozicí. Zatímco krystalická keramika má tendenci být formována, sklokeramická forma se odlévá nebo vyfukuje z taveniny. Příklady sklokeramiky zahrnují „skleněná“ varná skla a skleněný kompozit používaný k vázání jaderný odpad k likvidaci.