Keramische definitie en chemie

Het woord "keramiek" komt van het Griekse woord "keramikos", wat "van aardewerk" betekent. Terwijl de eerste keramiek aardewerk was, omvat de term een ​​grote groep materialen, waaronder enkele pure elementen. Een keramiek is een anorganische, niet-metalen vaste stof, in het algemeen gebaseerd op een oxide, nitride, boride of carbide, dat op hoge temperatuur wordt gebakken. Keramiek kan voorafgaand aan het bakken worden geglazuurd om een ​​coating te produceren die de porositeit vermindert en een glad, vaak gekleurd oppervlak heeft. Veel keramiek bevat een mengsel van ionische en covalente bindingen tussen atomen. Het resulterende materiaal kan kristallijn, semi-kristallijn of glasachtig zijn. Amorfe materialen met vergelijkbare samenstelling worden in het algemeen "glas" genoemd.

De vier belangrijkste soorten keramiek zijn whitewares, structureel keramiek, technisch keramiek en vuurvaste materialen. Whitewares zijn kookgerei, aardewerk en wandtegels. Structureel keramiek omvat bakstenen, pijpen, dakpannen en vloertegels. Technisch keramiek staat ook bekend als speciaal, fijn, geavanceerd of technisch keramiek. Deze klasse omvat lagers, speciale tegels (bijv. Hitteschild van ruimtevaartuigen), biomedische implantaten, keramische remmen, nucleaire brandstoffen, keramische motoren en keramische coatings. Vuurvaste materialen zijn keramiek dat wordt gebruikt om smeltkroezen te maken, lijnovens en warmte uit te stralen in gashaarden.

Hoe keramiek wordt gemaakt

Grondstoffen voor keramiek zijn klei, kaolinaat, aluminiumoxide, siliciumcarbide, wolfraamcarbide en bepaalde zuivere elementen. De grondstoffen worden gecombineerd met water om een ​​mengsel te vormen dat kan worden gevormd of gevormd. Keramiek is moeilijk om te bewerken nadat ze zijn gemaakt, dus meestal worden ze gevormd in hun uiteindelijke gewenste vormen. De vorm mag drogen en wordt gebakken in een oven die een oven wordt genoemd. Het bakproces levert de energie om nieuwe chemische bindingen in het materiaal te vormen (vitrificatie) en soms nieuwe mineralen (bijvoorbeeld mullietvormen van kaolien bij het bakken van porselein). Waterdicht, decoratief of functioneel glazuur kan worden toegevoegd voorafgaand aan het eerste vuren of kan een daaropvolgend vuren vereisen (meer gebruikelijk). De eerste keer dat een keramiek wordt gebakken, levert een product op dat het wordt genoemd biscuit. Het eerste vuren verbrandt organische stoffen en andere vluchtige onzuiverheden. Het tweede (of derde) schieten kan worden opgeroepen beglazing.

Voorbeelden en gebruik van keramiek

Aardewerk, bakstenen, tegels, aardewerk, porselein en porselein zijn veelvoorkomende voorbeelden van keramiek. Deze materialen staan ​​bekend om hun gebruik in de bouw, knutselen en kunst. Er zijn veel andere keramische materialen:

• In het verleden werd glas beschouwd als een keramiek, omdat het een anorganische vaste stof is die wordt gebakken en behandeld als een keramiek. Omdat glas echter een amorfe vaste stof is, wordt glas meestal als een afzonderlijk materiaal beschouwd. De geordende interne structuur van keramiek speelt een grote rol in hun eigenschappen.
• Vast zuiver silicium en koolstof kunnen als keramiek worden beschouwd. In strikte zin zou een diamant een keramiek kunnen worden genoemd.
• Siliciumcarbide en wolfraamcarbide zijn technisch keramiek met een hoge slijtvastheid, waardoor ze nuttig zijn voor kogelvrije kleding, slijtplaten voor mijnbouw en machineonderdelen.
• Uraniumoxide (UO₂ is een keramiek dat wordt gebruikt als brandstof voor een kernreactor.
• Zirconia (zirkoniumdioxide) wordt gebruikt om keramische mesbladen, edelstenen, brandstofcellen en zuurstofsensoren te maken.
• Zinkoxide (ZnO) is een halfgeleider.
• Booroxide wordt gebruikt om kogelvrije kleding te maken.
• Bismut strontium koperoxide en magnesiumdiboride (MgB₂) zijn supergeleiders.
• Steatiet (magnesiumsilicaat) wordt gebruikt als elektrische isolator.
• Bariumtitanaat wordt gebruikt om verwarmingselementen, condensatoren, transducers en gegevensopslagelementen te maken.
• Keramische artefacten zijn nuttig in archeologie en paleontologie omdat hun chemische samenstelling kan worden gebruikt om hun oorsprong te identificeren. Dit omvat niet alleen de samenstelling van klei, maar ook die van de temperen -- de materialen toegevoegd tijdens productie en drogen.

Eigenschappen van keramiek

Keramiek bevat zoveel verschillende materialen dat het moeilijk is om hun eigenschappen te generaliseren. De meeste keramiek vertoont de volgende eigenschappen:

• Hoge hardheid
• Meestal broos, met slechte taaiheid
• Hoog smeltpunt
• Chemische weerstand
• Slechte elektrische en thermische geleidbaarheid
• Lage ductiliteit
• Hoge elasticiteitsmodulus
• Hoge compressiesterkte
• Optische transparantie voor verschillende golflengtes

Uitzonderingen zijn supergeleidend en piëzo-elektrisch keramiek.

Gerelateerde termen

De wetenschap van de bereiding en karakterisering van keramiek wordt genoemd ceramography.

Composietmaterialen bestaan ​​uit meer dan één materiaalklasse, waaronder keramiek. Voorbeelden van composieten zijn koolstofvezel en glasvezel. EEN cermet is een soort composietmateriaal dat keramiek en metaal bevat.

EEN keramische is een niet-kristallijn materiaal met een keramische samenstelling. Terwijl kristallijn keramiek de neiging heeft gevormd te worden, ontstaat glaskeramiek uit het gieten of blazen van een smelt. Voorbeelden van glaskeramiek zijn "glazen" kookplaten en het glascomposiet dat wordt gebruikt om nucleair afval te binden voor verwijdering.