Лекция 16. Керамика

Керамос – обожженная глина, керамике – гончарное искусство

•Каменный век – камень и глина (инструменты и посуда)

•Средние века – скульптура

•Бронзовый и железный века – футеровка печей

•IV-III вв. до н.э. – глиняные кирпичи, черепица, водопровод в Древнем Риме

•XVI в. – ввоз китайского фарфора в Европу

•В настоящее время – керамика – поликристаллические вещества, получаемые спеканием неметаллических порошков природного или искусственного происхождения

•XX век – изоляторы, конденсаторы, подложки микросхем, стекла

Перспективность керамики

•1. многообразие свойств (многофункциональностью) по сравнению с другими типами материалов (металлами и полимерами). Среди видов керамики всегда можно найти такие, которые с успехом заменяют металлы и полимеры, тогда как обратное возможно далеко не во всех случаях.

•2 . доступность сырья, в том числе для получения бескислородной керамики типа карбидов и нитридов кремния, циркония или алюминия, заменяющих дефицитные металлы.

•3. Технология получения конструкционной керамики, как правило, менее энергоемка, чем производство альтернативных металлических материалов.

•4. Производство керамики, как правило, не загрязняет окружающую среду в такой мере, как металлургия,

5.Получение керамики обычно более безопасно, чем производство альтернативных металлических материалов

6.Керамические материалы по сравнению с металлами обладают более высокими коррозионной стойкостью и устойчивостью к радиационным воздействиям, что обусловливает долговечность керамических конструкций в агрессивных средах.

7.Керамические материалы обладают большей биологической совместимостью, чем металлы и полимеры, что позволяет использовать их в медицине как для имплантации искусственных органов, так и в качестве конструкционных материалов в биотехнологии и генной инженерии.

8.перспектива дальнейшей микроминиатюризации приборов с использованием керамических элементов. Любое, даже самое малое керамическое изделие состоит из огромного числа кристаллитов, размер, форма и относительное расположение которых определяют их свойства.

перспективы и приоритеты в керамической и стекольной науке и промышленности на 10 лет

•работы в области ультрадисперсного состояния, супрамолекулярной химии, коллоидных систем;

•исследования, расширяющие пределы свойств материа лов и эксплуатацию их в еще более экстремальных условиях; улучшенное понимание механизмов износа;

•создание новых конструкционных и функциональных материалов с воспроизводимыми свойствами и надежным функционированием;

•новые биоматериалы - имплантаты, биосенсоры, материалы, обеспечивающие доставку лекарственного вещества к участку действия (пористые среды) или химических веществ к растениям и т.п.

•«интеллектуальные» материалы, имеющие свойство не только воспринимать внешние воздействия, но и изменять свои характеристики (и даже форму) необходимым образом.

•В области технологии материалов будут развиты процессы, дающие наибольшую экономическую эффективность, включая малотоннажную химию и технологии микро- и нанопорошков

Классификация технических видов керамики

По составу керамические материалы делят:

а) на кислородную керамику: оксиды алюминия А12О3, циркония ZrO2, иттрия Y2O3, магния MgO, кремния SiO2, титана TiO2 и другие;

б) бескислородную керамику: карбиды кремния SiC, титана TiC, нитриды кремния Si3N4, алюминия AlN, бора

BN, титана TiN и другие;

в) смешанную: сиалоны, представляющие собой сложные фазы Si6-xAlxOxN8-x, которые можно

рассматривать как алюмосиликаты, в которых кислород частично замещен азотом, оксинитрид кремния Si2ON2,

оксинитрид алюминия AlON.

По структуре керамику можно подразделить:

а) на кристаллическую, которая характеризуется упаковкой образующих ее атомов в один из видов кристаллической решетки (шпинели, перовскиты, гранаты);

б) аморфную (стекла), которая характеризуется ближним порядком;

в) композиты, которые состоят из отдельных (разнородных) фаз, отличающихся составом, структурой и свойствами.

классификация по области применения