Keramische definitie en chemie

Het woord "keramiek" komt van het Griekse woord "keramikos", wat "aardewerk" betekent. Hoewel de vroegste keramiek aardewerk was, omvat de term een ​​grote groep materialen, waaronder enkele pure elementen. Een keramiek is een anorganisch, niet-metalen solide, meestal gebaseerd op een oxide, nitride, boride of carbide, dat op hoge temperatuur wordt gebakken. Keramiek kan voor 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 een vergelijkbare samenstelling worden over het algemeen "genoemdglas".

De vier belangrijkste soorten keramiek zijn whitewares, structurele keramiek, technische keramiek en vuurvaste materialen. Whitewares omvatten kookgerei, pottenbakkerij, en wandtegels. Structureel keramiek omvat bakstenen, buizen, dakpannen en vloertegels. Technische keramiek staat ook bekend als speciaal, fijn, geavanceerd of samengesteld keramiek. Deze klasse omvat lagers, speciale tegels (bijv. Hitteschilden van ruimtevaartuigen), biomedische implantaten, keramische remmen, splijtstoffen, keramische motoren en keramische coatings. Vuurvaste materialen zijn keramiek dat wordt gebruikt om smeltkroezen, lijnovens te maken en warmte uit te stralen in gashaarden.

Grondstoffen voor keramiek zijn onder meer klei, kaolinaat, aluminiumoxide, siliciumcarbide, wolfraamcarbide en bepaalde pure elementen. De grondstoffen worden gecombineerd met water tot een mix die kan worden gevormd of gevormd. Keramiek is moeilijk te bewerken nadat ze zijn gemaakt, dus meestal worden ze gevormd tot hun uiteindelijke gewenste vormen. Het formulier mag drogen en wordt gebakken in een oven die een oven wordt genoemd. Het bakproces levert de energie om nieuw te vormen chemische bindingen in het materiaal (verglazing) en soms nieuwe mineralen (bijvoorbeeld mulliet vormt uit kaolien bij het bakken van porselein). Waterdichte, decoratieve of functionele glazuren kunnen voorafgaand aan het eerste bakken worden toegevoegd of vereisen mogelijk een volgend bakken (vaker). De eerste keer bakken van een keramiek levert een product op dat de bisque wordt genoemd. Bij het eerste vuren worden organische stoffen en andere vluchtige onzuiverheden verbrand. Het tweede (of derde) bakken kan glazuur worden genoemd.

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

• In het verleden, glas werd beschouwd als een keramiek, omdat het een anorganische vaste stof is die net als keramiek wordt gebakken en behandeld. Omdat glas echter een is amorf massief, glas wordt meestal beschouwd als een afzonderlijk materiaal. De geordende interne structuur van keramiek speelt een grote rol in hun eigenschappen.
• Vaste zuivere silicium en koolstof kunnen als keramiek worden beschouwd. In strikte zin, een diamant kan een keramiek worden genoemd.
• Siliciumcarbide en wolfraamcarbide zijn technische keramiek met een hoge slijtvastheid, waardoor ze nuttig zijn voor kogelvrije kleding, slijtplaten voor mijnbouw en machineonderdelen.
• Uraniumoxide (UO₂ is een keramiek die wordt gebruikt als brandstof voor kernreactoren.
• Zirconia (zirkoniumdioxide) wordt gebruikt om keramische mesjes, edelstenen, brandstofcellen en zuurstofsensoren te maken.
• Zinkoxide (ZnO) is een halfgeleider.
• Booroxide wordt gebruikt om kogelvrije kleding te maken.
• Bismuth 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 die tijdens de productie en het drogen zijn toegevoegd.

Keramiek bevat zo'n grote verscheidenheid aan materialen dat het moeilijk is om hun kenmerken te generaliseren. De meeste keramiek heeft de volgende eigenschappen:

• Hoge hardheid
• Meestal bros, met een slechte taaiheid
• Hoog smeltpunt
• Chemische weerstand
• Slechte elektrische en thermische geleidbaarheid
• Laag ductiliteit
• Hoge elasticiteitsmodulus
• Hoge compressiesterkte
• Optische transparantie voor verschillende golflengten

Uitzonderingen zijn onder meer supergeleidende en piëzo-elektrische keramiek.

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

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 glaskeramiek is een niet-kristallijn materiaal met een keramische samenstelling. Terwijl kristallijn keramiek de neiging heeft te worden gevormd, vormt glaskeramiek zich door gieten of blazen van een smelt. Voorbeelden van glaskeramiek zijn "glazen" kookplaten en de glascomposiet die wordt gebruikt om te binden nucleair afval om weg te gooien.