Keramische Definition und Chemie

Das Wort "Keramik" kommt vom griechischen Wort "keramikos", was "Keramik" bedeutet. Während die frühesten Keramiken Keramik waren, umfasst der Begriff eine große Gruppe von Materialien, einschließlich einiger reiner Elemente. Eine Keramik ist ein anorganischer, nichtmetallischer Feststoff, der im Allgemeinen auf einem Oxid, Nitrid, Borid oder Carbid basiert und bei einer hohen Temperatur gebrannt wird. Keramiken können vor dem Brennen glasiert werden, um eine Beschichtung zu erhalten, die die Porosität verringert und eine glatte, häufig gefärbte Oberfläche aufweist. Viele Keramiken enthalten eine Mischung aus ionischen und kovalenten Bindungen zwischen Atomen. Das resultierende Material kann kristallin, halbkristallin oder glasartig sein. Amorphe Materialien mit ähnlicher Zusammensetzung werden allgemein als "Glas" bezeichnet..

Die vier Haupttypen von Keramik sind Weißwaren, Strukturkeramik, technische Keramik und feuerfeste Materialien. Whitewares umfassen Kochgeschirr, Keramik und Wandfliesen. Strukturkeramiken umfassen Ziegel, Rohre, Dachziegel und Bodenfliesen. Technische Keramik wird auch als Spezialkeramik, Feinkeramik, Hochleistungskeramik oder technische Keramik bezeichnet. Diese Klasse umfasst Lager, Spezialkacheln (z. B. Wärmeabschirmung von Raumfahrzeugen), biomedizinische Implantate, Keramikbremsen, Kernbrennstoffe, Keramikmotoren und Keramikbeschichtungen. Feuerfeste Materialien sind Keramiken, aus denen Tiegel, Leitungsöfen und Strahlungswärme in Gaskaminen hergestellt werden.

Wie Keramik entsteht

Rohstoffe für Keramiken umfassen Ton, Kaolinat, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Wolframcarbid und bestimmte reine Elemente. Die Rohstoffe werden mit Wasser zu einer Mischung kombiniert, die geformt oder geformt werden kann. Keramik ist schwer zu bearbeiten, nachdem sie hergestellt wurde. Daher werden sie normalerweise in die endgültige gewünschte Form gebracht. Die Form darf trocknen und wird in einem Ofen namens Brennofen gebrannt. Der Brennprozess liefert die Energie, um neue chemische Bindungen im Material (Verglasung) und manchmal neue Mineralien (z. B. Mullitformen aus Kaolin beim Brennen von Porzellan) zu bilden. Wasserfeste, dekorative oder funktionelle Glasuren können vor dem ersten Brand hinzugefügt werden oder erfordern einen nachfolgenden Brand (häufiger). Beim ersten Brennen einer Keramik entsteht ein Produkt namens Biskuit. Der erste Brand verbrennt organische Stoffe und andere flüchtige Verunreinigungen. Der zweite (oder dritte) Schuss kann aufgerufen werden Verglasung.

Beispiele und Verwendungen von Keramik

Keramik, Ziegel, Fliesen, Steingut, Porzellan und Porzellan sind übliche Beispiele für Keramik. Diese Materialien sind bekannt für ihre Verwendung beim Bauen, Basteln und in der Kunst. Es gibt viele andere keramische Materialien:

• In der Vergangenheit galt Glas als Keramik, da es sich um einen anorganischen Feststoff handelt, der ähnlich wie Keramik gebrannt und behandelt wird. Da Glas jedoch ein amorpher Feststoff ist, wird Glas normalerweise als separates Material angesehen. Die geordnete innere Struktur der Keramik spielt für ihre Eigenschaften eine große Rolle.
• Festes reines Silizium und Kohlenstoff können als Keramik angesehen werden. Im engeren Sinne könnte ein Diamant als Keramik bezeichnet werden.
• Siliziumkarbid und Wolframkarbid sind technische Keramiken mit hoher Abriebfestigkeit, die sich für Körperschutz, Verschleißbleche im Bergbau und Maschinenteile eignen.
• Uranoxid (UO₂ ist eine Keramik, die als Kernreaktorbrennstoff verwendet wird.
• Zirkonoxid (Zirkoniumdioxid) wird zur Herstellung von Keramikmesserklingen, Edelsteinen, Brennstoffzellen und Sauerstoffsensoren verwendet.
• Zinkoxid (ZnO) ist ein Halbleiter.
• Boroxid wird zur Herstellung von Körperschutz verwendet.
• Wismutstrontiumkupferoxid und Magnesiumdiborid (MgB₂) sind Supraleiter.
• Steatit (Magnesiumsilikat) wird als elektrischer Isolator verwendet.
• Aus Bariumtitanat werden Heizelemente, Kondensatoren, Wandler und Datenspeicherelemente hergestellt.
• Keramische Artefakte sind in der Archäologie und Paläontologie nützlich, da ihre chemische Zusammensetzung zur Identifizierung ihrer Herkunft verwendet werden kann. Dies schließt nicht nur die Zusammensetzung von Ton ein, sondern auch die von Temperament -- die bei der Herstellung und Trocknung zugesetzten Materialien.

Eigenschaften von Keramik

Keramik enthält eine so große Vielfalt an Materialien, dass es schwierig ist, ihre Eigenschaften zu verallgemeinern. Die meisten Keramiken weisen folgende Eigenschaften auf:

• Hohe Härte
• Normalerweise spröde, mit schlechter Zähigkeit
• Hoher Schmelzpunkt
• Chemische Resistenz
• Schlechte elektrische und thermische Leitfähigkeit
• Geringe Duktilität
• Hoher Elastizitätsmodul
• Hohe Druckfestigkeit
• Optische Transparenz für eine Vielzahl von Wellenlängen

Ausnahmen sind supraleitende und piezoelektrische Keramiken.

Verwandte Begriffe

Die Wissenschaft der Herstellung und Charakterisierung von Keramik heißt Keramik.

Verbundwerkstoffe bestehen aus mehr als einer Materialklasse, einschließlich Keramik. Beispiele für Verbundstoffe umfassen Kohlefaser und Glasfaser. EIN Cermet ist eine Art Verbundmaterial, das Keramik und Metall enthält.

EIN Glaskeramik ist ein nichtkristallines Material mit einer keramischen Zusammensetzung. Während kristalline Keramiken zum Formen neigen, bilden sich Glaskeramiken beim Gießen oder Blasen einer Schmelze. Beispiele für Glaskeramiken umfassen "Glas" -Kochfelder und den Glasverbundstoff, der zum Binden von Atommüll zur Entsorgung verwendet wird.