مواد و ویژگی‌های عمومی سرامیک‌های صنعتی

مواد سرامیکی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی همچون استحکام، سختی و مقاومت در برابر دماهای بالا، در صنایع مختلف به طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این مقاله به بررسی برخی از رایج‌ترین مواد سرامیکی مورد استفاده در حال حاضر می‌پردازد که شامل اکسید آلومینیوم، زیرکونیا، نیترید سیلیکون، گرافیت و نیترید بور می‌شود.

اکسید آلومینیوم

اکسید آلومینیوم نوعی سرامیک پر‌روزنه و کدر است که معمولاً در سفالگری سنتی استفاده می‌شود. برای اینکه این ماده بتواند مایعات را نگه دارد، نیاز به لعاب دارد، اما نسبت به چینی یا خاک رس سختی و چگالی کمتری دارد. با این حال، در طول تولید و فرآوری بسیار پایدار است و برای پخت در دماهای پایین ایده‌آل است. اکسید آلومینیوم دارای تکنیک‌های پردازش متنوعی است و دماهای ترکیب پایین‌تری نسبت به سایر مواد سرامیکی دارد و از نظر هزینه نیز مقرون به صرفه‌تر است.

ویژگی‌های مواد

– دمای ترکیب پایین (<1200 درجه سانتی‌گراد)

– تغییر شکل کمتر در حین پخت

– تکنیک‌های پردازش متنوع

– هزینه پایین

– شکنندگی بیشتر نسبت به چینی

کاربردهای معمول

– لوازم بهداشتی بزرگ

– محصولات فنجان و نعلبکی

زیرکونیا 

زیرکونیا یک ماده سرامیکی با عملکرد بالاست که به دلیل سختی جنسش بیشتر از آلومینا مورد استفاده قرار می‌گیرد. ذرات کوچک‌تر آن باعث می‌شود برای ابزارهای برش، پیستون‌ها، بلبرینگ‌ها و حتی جواهرات زینتی مناسب باشد. پودر زیرکونیا فوق‌العاده ریز یا پودر کاربید تیتانیوم می‌تواند در ساخت ساعت‌ها استفاده شود.

ویژگی‌های مواد

– استحکام عالی و مقاومت در برابر شکست

– سختی فوق‌العاده و مقاومت در برابر سایش

– ثبات شیمیایی عالی

– مقاومت در برابر دماهای بالا تا ۲۴۰۰ درجه سانتی‌گراد

کاربردهای معمول

– ابزار برش و چاقوهای آشپزخانه

– سنسورهای اکسیژن خودرو

– کاربردهای پزشکی بیولوژیکی

نیترید سیلیکون 

نیترید سیلیکون یکی از سخت‌ترین مواد جهان است که دارای مقاومت عالی در برابر سایش و خواص فشاری است. این ماده در دهه ۱۹۶۰ توسط گروهی از مهندسان برای یافتن موادی که بتوانند شرایط سخت داخل موتورهای جت را تحمل کنند، کشف شد.

ویژگی‌های مواد

– اصطکاک ۸۰% کمتر از فولاد

– سه برابر سخت‌تر از فولاد

– ۶۰% سبک‌تر از فولاد

کاربردهای معمول

– موتورهای اصلی شاتل

– تجهیزات نظامی

گرافیت 

گرافیت به دلیل خواص فیزیکی خود اغلب جزو خانواده سرامیک‌ها محسوب می‌شود. این ماده کاربردهای گسترده‌ای دارد، از کاربردهای روزمره مانند سکه تا کالاهای ورزشی لوکس مانند راکت تنیس.

ویژگی‌های مواد

– جذب انرژی

– نسبت خوب استحکام به وزن

– عدم سمیت

کاربردهای معمول

– مداد گرافیتی

– تلسکوپ‌های شکستی

نیترید بور 

نیترید بور معمولاً در لوازم آرایشی استفاده می‌شود تا ظاهری نرم‌تر و صاف‌تر به پوست ببخشد. انواع مختلف آن در محصولات گوناگون کاربرد دارد.

ویژگی‌های مواد

– نرمی ابریشمی

– چسبندگی عالی

کاربردهای معمول

– لوازم آرایشی مانند کرم پودر و رژ لب

نتیجه‌گیری 

به طور کلی، مواد سرامیکی پیشرفت زیادی کرده‌اند و به یک جزء اساسی در صنایع مختلف تبدیل شده‌اند. اکسید آلومینیوم، زیرکونیا، نیترید سیلیکون، گرافیت و نیترید بور تنها چند نمونه از انواع مختلف مواد سرامیکی هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. با ادامه تحقیقات و توسعه، مواد سرامیکی نقش مهمی در فناوری مدرن و فرآیندهای تولید ایفا خواهند کرد.

منبع:

پارچه سرامیکی

Common Materials and Properties of Industrial Ceramics