Keramisk definition og kemi

Ordet "keramik" stammer fra det græske ord "keramikos", som betyder "keramik". Mens de tidligste keramikker var keramik, omfatter udtrykket en stor gruppe af materialer, herunder nogle rene elementer. En keramik er en uorganisk, ikke metallisk solid, generelt baseret på et oxid, nitrid, borid eller carbid, der fyres ved en høj temperatur. Keramik kan glaseres inden fyring for at producere en belægning, der reducerer porøsiteten og har en glat, ofte farvet overflade. Mange keramik indeholder en blanding af ioniske og kovalente bindinger mellem atomer. Det resulterende materiale kan være krystallinsk, halvkrystallinsk eller glasagtig. Amorfe materialer med lignende sammensætning betegnes generelt "glas".

De fire hovedtyper af keramik er hvidevarer, strukturel keramik, teknisk keramik og ildfaste materialer. Whitewares inkluderer køkkengrej, keramik, og vægfliser. Strukturel keramik inkluderer mursten, rør, tagsten og gulvfliser. Teknisk keramik er også kendt som speciel, fin, avanceret eller konstrueret keramik. Denne klasse inkluderer kuglelejer, specielle fliser (fx rumvarmeskærmning), biomedicinske implantater, keramiske bremser, nukleare brændstoffer, keramiske motorer og keramiske belægninger. Ildfaste stoffer er keramik, der bruges til at fremstille digler, stekeovne og udstråle varme i gaspejse.

Råmaterialer til keramik inkluderer ler, kaolinat, aluminiumoxid, siliciumcarbid, wolframcarbid og visse rene elementer. Råvarerne kombineres med vand for at danne en blanding, der kan formes eller støbes. Keramik er vanskeligt at arbejde efter, at de er lavet, så de formes som regel til deres endelige ønskede former. Formen får lov til at tørre og fyres i en ovn kaldet en ovn. Skydningsprocessen forsyner energien til at danne ny kemiske bindinger i materialet (forglasning) og undertiden nye mineraler (f.eks. mullitformer fra kaolin ved fyring af porcelæn). Vandtætte, dekorative eller funktionelle glasurer kan tilføjes før den første fyring eller kan kræve en efterfølgende fyring (mere almindelig). Den første fyring af en keramik giver et produkt kaldet bisque. Den første fyring brænder af organiske stoffer og andre flygtige urenheder. Den anden (eller tredje) fyring kan kaldes ruder.

Keramik, mursten, fliser, fajance, porcelæn og porcelæn er almindelige eksempler på keramik. Disse materialer er velkendte til brug i bygning, håndværk og kunst. Der er mange andre keramiske materialer:

• I fortiden, glas blev betragtet som keramik, fordi det er et uorganisk fast stof, der fyres og behandles meget som keramik. Fordi glas er en amorf massivt, glas betragtes normalt som et separat materiale. Den bestilte interne struktur i keramik spiller en stor rolle i deres egenskaber.
• Fast rent silicium og kulstof kan betragtes som keramik. I streng forstand, en diamant kunne kaldes keramik.
• Siliciumcarbid og wolframcarbid er teknisk keramik, der har stor slidstyrke, hvilket gør dem nyttige til kropsrustning, slidplader til minedrift og maskinkomponenter.
• Uranoxid (UO₂ er en keramik, der bruges som atomreaktorbrændstof.
• Zirconia (zirkoniumdioxid) bruges til at fremstille keramiske knive, ædelstene, brændselsceller og iltføler.
• Zinkoxid (ZnO) er en halvleder.
• Boroxid bruges til at fremstille kropsrustning.
• Vismutstrontium kobberoxid og magnesiumdiborid (MgB₂) er superledere.
• Steatite (magnesiumsilicat) bruges som en elektrisk isolator.
• Barium titanat bruges til at fremstille varmeelementer, kondensatorer, transducere og datalagringselementer.
• Keramiske artefakter er nyttige i arkæologi og paleontologi, fordi deres kemiske sammensætning kan bruges til at identificere deres oprindelse. Dette inkluderer ikke kun sammensætningen af ​​ler, men også sammensætningen af temperament - de materialer, der er tilføjet under produktionen og tørringen.

Keramik inkluderer en så bred vifte af materialer, at det er vanskeligt at generalisere deres egenskaber. De fleste keramik udviser følgende egenskaber:

• Høj hårdhed
• Normalt skør, med dårlig sejhed
• Høj smeltepunkt
• Kemisk resistens
• Dårlig elektrisk og termisk ledningsevne
• Lav duktilitet
• Høj elasticitetsmodul
• Høj kompressionsstyrke
• Optisk gennemsigtighed til forskellige bølgelængder

Undtagelser inkluderer superledende og piezoelektrisk keramik.

Videnskaben om forberedelse og karakterisering af keramik kaldes ceramography.

Kompositmaterialer består af mere end en klasse af materiale, der kan omfatte keramik. Eksempler på kompositter inkluderer carbonfiber og glasfiber. EN cermet er en type kompositmateriale, der indeholder keramik og metal.

EN glaskeramiske er et ikke-krystallinsk materiale med en keramisk sammensætning. Mens krystallinsk keramik har tendens til at blive støbt, dannes glaskeramik fra støbning eller blæse en smelte. Eksempler på glaskeramik indbefatter "glas" komfurer og den glaskomposit, der bruges til at binde atomaffald til bortskaffelse.