Keramisk definition och kemi

Ordet "keramik" kommer från det grekiska ordet "keramikos", som betyder "keramik". Medan de tidigaste keramiken var keramik, omfattar termen en stor grupp material, inklusive några rena element. En keramik är ett oorganiskt, icke-metalliskt fast ämne, vanligtvis baserat på en oxid, nitrid, borid eller karbid, som bränns vid en hög temperatur. Keramik kan glaseras före bränningen för att ge en beläggning som minskar porositeten och har en slät, ofta färgad yta. Många keramik innehåller en blandning av joniska och kovalenta bindningar mellan atomer. Det resulterande materialet kan vara kristallint, halvkristallint eller glasartat. Amorfa material med liknande sammansättning benämns vanligtvis "glas".

De fyra huvudtyperna av keramik är vitvaror, strukturell keramik, teknisk keramik och eldfast material. Whitewares inkluderar köksredskap, keramik och väggplattor. Strukturella keramik inkluderar tegel, rör, takpannor och golvplattor. Teknisk keramik är också känd som speciell, fin, avancerad eller konstruerad keramik. Denna klass inkluderar lager, specialplattor (t.ex. rymdfarkoster värmeskärmning), biomedicinska implantat, keramiska bromsar, kärnbränslen, keramiska motorer och keramiska beläggningar. Eldfasta material är keramik som används för att tillverka degel, linugnar och stråla ut värme i gaseldar.

Hur keramik tillverkas

Råmaterial för keramik inkluderar lera, kaolinat, aluminiumoxid, kiselkarbid, volframkarbid och vissa rena element. Råvarorna kombineras med vatten för att bilda en blandning som kan formas eller formas. Keramik är svårt att arbeta efter att de är gjorda, så de formas vanligtvis till sina slutliga önskade former. Formen får torka och eldas i en ugn som kallas en ugn. Avfyrningsprocessen tillhandahåller energin för att bilda nya kemiska bindningar i materialet (förglasning) och ibland nya mineraler (t.ex. mullitformer från kaolin vid bränningen av porslin). Vattentäta, dekorativa eller funktionella glasurer kan tillsättas före den första bränningen eller kan behöva en efterföljande avfyrning (vanligare). Den första bränningen av keramik ger en produkt som kallas bisque. Den första bränningen bränner av organiska ämnen och andra flyktiga föroreningar. Den andra (eller tredje) avfyrningen kan kallas inglasning.

Exempel och användning av keramik

Keramik, tegel, kakel, lergods, porslin och porslin är vanliga exempel på keramik. Dessa material är välkända för användning i byggnad, hantverk och konst. Det finns många andra keramiska material:

• Tidigare ansågs glas som keramik, eftersom det är ett oorganiskt fast ämne som bränns och behandlas mycket som en keramik. Eftersom glas är ett amorft fast ämne anses emellertid glas som ett separat material. Den ordnade inre strukturen i keramik spelar en stor roll i deras egenskaper.
• Fast rent kisel och kol kan betraktas som keramik. I strikt bemärkelse kan en diamant kallas keramik.
• Kiselkarbid och volframkarbid är teknisk keramik som har hög nötningsbeständighet, vilket gör dem användbara för kroppsrustning, slitplattor för gruvdrift och maskinkomponenter.
• Uranoxid (UO₂ är en keramik som används som kärnreaktorbränsle.
• Zirkoniumoxid (zirkoniumdioxid) används för att tillverka keramiska knivblad, ädelstenar, bränsleceller och syresensorer.
• Zinkoxid (ZnO) är en halvledare.
• Boroxid används för att göra kropps rustning.
• Vismutstrontium kopparoxid och magnesiumdiborid (MgB₂) är superledare.
• Steatite (magnesiumsilikat) används som elektrisk isolator.
• Bariumtitanat används för att tillverka värmeelement, kondensatorer, givare och datalagringselement.
• Keramiska artefakter är användbara inom arkeologi och paleontologi eftersom deras kemiska sammansättning kan användas för att identifiera deras ursprung. Detta inkluderar inte bara sammansättningen av lera, utan också sammansättningen av lera humör -- materialen tillsattes under produktion och torkning.

Egenskaper hos keramik

Keramik innehåller så många olika material att det är svårt att generalisera deras egenskaper. De flesta keramiker har följande egenskaper:

• Hög hårdhet
• Vanligtvis sprött, med dålig seghet
• Hög smältpunkt
• Kemisk resistans
• Dålig elektrisk och termisk konduktivitet
• Låg duktilitet
• Hög elasticitetsmodul
• Hög kompressionsstyrka
• Optisk transparens för olika våglängder

Undantag inkluderar superledande och piezoelektrisk keramik.

Relaterade villkor

Vetenskapen om beredning och karaktärisering av keramik kallas ceramography.

Kompositmaterial består av mer än en klass av material, som kan inkludera keramik. Exempel på kompositer inkluderar kolfiber och glasfiber. EN kermet är en typ av kompositmaterial som innehåller keramik och metall.

EN glaskeramiska är ett icke-kristallint material med en keramisk komposition. Medan kristallint keramik tenderar att formas, bildas glaskeramik från gjutning eller blåsning av en smälta. Exempel på glaskeramik inkluderar "glas" spisskåpor och glaskomposit som används för att binda kärnavfall för bortskaffande.