Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι πρώτων υλών για κεραμικά;

Οι πρώτες ύλες για κεραμικά καλύπτουν ένα αρκετά ευρύ φάσμα λόγω του γεγονότος ότι τα ίδια τα κεραμικά αποτελούν μια διαφορετική ομάδα υλικών. Γενικά, τα κεραμικά μοιράζονται τις φυσικές ιδιότητες του να είναι κρυσταλλικά στη δομή και να ενεργούν ως θερμομονωτικά και ηλεκτρικά μονωτικά υλικά και αυτές οι ιδιότητες προέρχονται από πολλά κύρια στοιχεία της φύσης. Τα πήλινα σκεύη, τα αγγεία και τα τούβλα περιέχουν τις πρώτες ύλες για κεραμικά με τη μορφή κρυσταλλικών μετάλλων όπως το αλουμίνιο αναμεμειγμένα με πυριτικές ενώσεις όπως ο χαλαζίας, ο άστριος και η μαρμαρυγία, τα οποία αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από διοξείδιο του πυριτίου. Αυτοί οι τύποι πρώτων υλών αναφέρονται γενικά ως άργιλος, που αποτελούν πάνω από το 90% των ορυκτών ενώσεων στην επιφάνεια της Γης που σχηματίζονται σε πετρώματα.

Ωστόσο, η κατασκευή μονωτών για υψηλές θερμοκρασίες και προηγμένες ηλεκτρονικές εφαρμογές μπορεί να περιλαμβάνει πρώτες ύλες για κεραμικά όπως άνθρακας, άζωτο και θείο. Η προηγμένη έρευνα στους υπεραγωγούς βασίζεται επίσης στις πρώτες ύλες για ενώσεις κεραμικών, επειδή τα κεραμικά τείνουν να αλλάζουν από τις φυσικές μονωτικές ιδιότητες σε υπεραγώγιμες ιδιότητες σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Τα κοινά υπεραγώγιμα κεραμικά βασίζονται σε ενώσεις οξειδίου του χαλκού, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης πολλά μέταλλα σπάνιων γαιών όπως το νιόβιο και το ύττριο. Αυτά τα μέταλλα μαζί με τα πυριτικά άλατα συχνά κραματώνονται μαζί στην κατασκευή κεραμικών όπως με ύττριο, αλουμίνιο και γρανάτη ως πυριτική ένωση. Μια πρόσφατη ανακάλυψη από το 2002 ενός μοναδικού υπεραγώγιμου κεραμικού ήταν μια ένωση πλουτωνίου, κοβαλτίου και γαλλίου, ή PuCoGa5.

Η κατασκευή κεραμικών συνήθως περιλαμβάνει μια διαδικασία τεσσάρων σταδίων όπου μια σκόνη που περιλαμβάνει τα μέταλλα, τα πυριτικά ή άλλες ενώσεις όπως ο άνθρακας και το θείο συμπιέζεται σε ένα στερεό υπό έντονη πίεση και στη συνέχεια υποβάλλεται σε μηχανική επεξεργασία σε ένα επιθυμητό σχήμα. Στη συνέχεια, η κατασκευή κεραμικών περιλαμβάνει το ψήσιμο του προϊόντος σε θερμοκρασία μεταξύ 2,850° και 3,100° Fahrenheit (1,570° έως 1,704° Κελσίου) για οπουδήποτε από 12 έως 120 ώρες. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ο όγκος του κεραμικού τμήματος συμπιέζεται κατά περίπου 20%, γεγονός που διευκολύνει το τελευταίο βήμα μετά την κατεργασία του εξαρτήματος με ένα εργαλείο με ρόμβο ή άλλο ακριβή εξοπλισμό για να ταιριάζει στις επιθυμητές ανοχές και προδιαγραφές.

Η επιχείρηση κεραμικών εκτείνεται σε μια ευρεία περιοχή εμπορικού ενδιαφέροντος από την ευρεία χρήση ως αγγεία και διακοσμητικά πορσελάνινα αγγεία μαγειρέματος και έργα τέχνης έως την παραγωγή κεραμικών λεπίδων μαχαιριών, δομικών υλικών όπως σωλήνες και δάπεδα και επιστρώσεις υψηλής θερμοκρασίας για λεπίδες κινητήρων στροβιλοκινητήρων. Ακόμη και οι οδοντικές αντικαταστάσεις όπως οι γέφυρες δοντιών κατασκευάζονται από κεραμικά. Δεδομένου ότι καθένα από αυτά τα προϊόντα έχει πολύ μοναδικές ανοχές, εμφάνιση και δομικές απαιτήσεις, οι πρώτες ύλες για κεραμικά μπορούν να προέρχονται από μια μακρά και πολύπλοκη λίστα συστατικών.