Definizione e chimica della ceramica

La parola "ceramica" deriva dalla parola greca "keramikos", che significa "ceramiche". Mentre le prime ceramiche erano ceramiche, il termine comprende un grande gruppo di materiali, inclusi alcuni elementi puri. Una ceramica è un inorganico, non metallico solido, generalmente a base di ossido, nitruro, boruro o carburo, che viene cotto ad alta temperatura. La ceramica può essere smaltata prima della cottura per produrre un rivestimento che riduce la porosità e ha una superficie liscia, spesso colorata. Molte ceramiche contengono una miscela di legami ionici e covalenti tra atomi. Il materiale risultante può essere cristallino, semicristallino o vetroso. I materiali amorfi con composizione simile sono generalmente definiti "bicchiere".

I quattro principali tipi di ceramiche sono whitewares, ceramiche strutturali, ceramiche tecniche e refrattari. I whitewares includono pentole, ceramicae rivestimenti. Le ceramiche strutturali includono mattoni, tubi, tegole e piastrelle per pavimenti. Le ceramiche tecniche sono anche conosciute come ceramiche speciali, pregiate, avanzate o ingegnerizzate. Questa classe comprende cuscinetti, piastrelle speciali (ad es. Schermatura termica per veicoli spaziali), impianti biomedici, freni in ceramica, combustibili nucleari, motori in ceramica e rivestimenti in ceramica. I refrattari sono ceramiche utilizzate per realizzare crogioli, forni di linea e irradiare calore nei caminetti a gas.

Le materie prime per la ceramica includono argilla, caolinato, ossido di alluminio, carburo di silicio, carburo di tungsteno e alcuni elementi puri. Le materie prime sono combinate con l'acqua per formare un mix che può essere modellato o modellato. Le ceramiche sono difficili da lavorare dopo che sono state realizzate, quindi di solito vengono modellate nelle forme desiderate finali. La forma viene lasciata asciugare e viene cotta in un forno chiamato forno. Il processo di cottura fornisce energia per formare nuove legami chimici nel materiale (vetrificazione) e talvolta nuovi minerali (ad es. forme di mullite da caolino nella cottura della porcellana). Smalti impermeabili, decorativi o funzionali possono essere aggiunti prima della prima cottura o possono richiedere una cottura successiva (più comune). La prima cottura di una ceramica produce un prodotto chiamato bisque. Il primo sparo brucia sostanze organiche e altre impurità volatili. La seconda (o terza) cottura può essere chiamata vetratura.

Ceramiche, mattoni, piastrelle, terracotta, porcellana e porcellana sono esempi comuni di ceramica. Questi materiali sono ben noti per l'uso nell'edilizia, nell'artigianato e nell'arte. Esistono molti altri materiali ceramici:

• Nel passato, bicchiere era considerato una ceramica, perché è un solido inorganico che viene cotto e trattato in modo molto simile alla ceramica. Tuttavia, perché il vetro è un amorfo solido, il vetro è generalmente considerato un materiale separato. La struttura interna ordinata della ceramica gioca un ruolo importante nelle loro proprietà.
• Il silicio solido puro e il carbonio possono essere considerati ceramici. In senso stretto, un diamante potrebbe essere chiamato una ceramica.
• Il carburo di silicio e il carburo di tungsteno sono ceramiche tecniche che hanno un'elevata resistenza all'abrasione, rendendole utili per armature, piastre antiusura per miniere e componenti della macchina.
• Ossido di uranio (UO₂ è una ceramica usata come combustibile per reattori nucleari.
• zirconia (biossido di zirconio) viene utilizzato per realizzare lame, gemme, celle a combustibile e sensori di ossigeno in ceramica.
• L'ossido di zinco (ZnO) è un semiconduttore.
• L'ossido di boro è usato per creare armature.
• Ossido di rame stronzio bismuto e diboruro di magnesio (MgB₂) sono superconduttori.
• La steatite (silicato di magnesio) viene utilizzata come isolante elettrico.
• Il titanato di bario viene utilizzato per produrre elementi riscaldanti, condensatori, trasduttori ed elementi di memorizzazione dei dati.
• I manufatti in ceramica sono utili in archeologia e paleontologia perché la loro composizione chimica può essere utilizzata per identificare la loro origine. Ciò include non solo la composizione dell'argilla ma anche quella della temperare - i materiali aggiunti durante la produzione e l'essiccazione.

La ceramica include una così ampia varietà di materiali che è difficile generalizzare le loro caratteristiche. La maggior parte delle ceramiche presenta le seguenti proprietà:

• Elevata durezza
• Di solito fragile, con scarsa tenacità
• alto punto di fusione
• Resistenza chimica
• Scarsa conduttività elettrica e termica
• Basso duttilità
• Alto modulo di elasticità
• Elevata resistenza alla compressione
• Trasparenza ottica a varie lunghezze d'onda

Le eccezioni includono la ceramica superconduttiva e piezoelettrica.

Viene chiamata la scienza della preparazione e della caratterizzazione della ceramica ceramografia.

I materiali compositi sono costituiti da più di una classe di materiale, che può includere ceramiche. Esempi di compositi includono fibra di carbonio e fibra di vetro. UN CERMET è un tipo di materiale composito contenente ceramica e metallo.

UN vetroceramica è un materiale non cristallino con una composizione ceramica. Mentre le ceramiche cristalline tendono ad essere modellate, la vetroceramica si forma dalla fusione o dal soffiaggio. Esempi di vetroceramica comprendono i piani cottura in vetro e il composito di vetro utilizzato per legare scorie nucleari per lo smaltimento.