Удивительные факты о керамике, о которых вы не знали

Керамика встречается повсюду - от бытовой керамики до современных аэрокосмических компонентов. Хотя у большинства людей керамика ассоциируется с хрупкой посудой или плиткой, эти материалы обладают невероятными свойствами, которые выходят далеко за рамки привычных представлений. Вот несколько удивительных фактов о керамике, которые изменят ваше представление о ней.

10 удивительных фактов о керамике

1. Им не страшны высокие температуры. Некоторые виды керамики не плавятся даже при температуре свыше 2 000°C (3 600°F). Это свойство керамики делает ее очень важной для космических спутников и реактивных двигателей.
2. В некоторых областях тверже стали. Карбид кремния и карбид бора относятся к материалам, которые тверже стали. Они не такие твердые, как алмазы, но близки к этому.
3. Легкая броня. Легкие бронежилеты стали возможны благодаря разработке усовершенствованной керамики, в которой используются компоненты глинозема и карбида бора. Такая броня сочетает в себе легкость и способность отражать пули.
4. Биомедицинские имплантаты безопасны для тела. Циркониевая и гидроксиапатитовая керамика используется для изготовления зубных коронок, замены суставов и пересадки костей благодаря своей совместимости и твердости.
5. Они бывают прозрачными. Существует прозрачная керамика под названием оксинитрид алюминия (ALON), которая по своим свойствам превосходит стекло и подходит для изготовления бронированных окон и передовых оптических систем.
6. Они используются для питания электроники. Ваш смартфон, компьютер и телевизор используют керамические устройства, такие как конденсаторы, полупроводники и изоляторы, благодаря высокому электрическому сопротивлению.
7. Один из старейших известных рукотворных материалов. Керамика производится человеком уже более 10 000 лет, начиная от гончарных изделий и заканчивая поверхностями для письма.
8. Эти материалы также можно сделать гораздо тверже. Керамика - хрупкий материал, но инженерную керамику можно сделать ударопрочной. Поэтому инженерная керамика используется в космической и военной промышленности.
9. Они помогают бороться с загрязнением окружающей среды. Керамические фильтры очищают воду и воздух, а в автомобилях используются каталитические нейтрализаторы, в которых керамика снижает уровень выбросов.
10. Некоторые материалы обладают способностью к самовосстановлению. Исследователи работают над созданием самовосстанавливающихся материалов, которые смогут заделывать мелкие трещины в керамических материалах, что потенциально может найти применение в авиации.

Примечание: В пояснениях к статье уточняется, почему каждая керамика предпочтительнее других в определенных областях применения. Дополнительную информацию вы можете получить на сайте Stanford Advanced Materials (SAM).

Передовая керамика: Глинозем, диоксид циркония и другие разновидности

Глинозем

Глинозем, или оксид алюминия, - распространенное название в области передовой керамики. Это соединение высоко ценится за свою твердость, износостойкость и электроизоляционные свойства. Он устойчив к высоким температурам и часто используется в производстве компонентов печей и других огнеупорных изделий. В электронной промышленности он является стабильным базовым материалом, используемым для изготовления интегральных схем. В медицине он используется для имплантации благодаря своей биосовместимости.

Цирконий

Цирконий, который также часто называют "керамической сталью", обладает такими привлекательными свойствами, как прочность, пластичность и неспособность к торможению или разрушению. Несмотря на то, что цирконий не поддается биологическому разложению и относительно дорог, он находит очень широкое применение в качестве конструкционной керамики, зубных коронок и тазобедренных суставов, которые выдерживают циклические нагрузки и достаточно прочны, чтобы выдерживать длительные нагрузки без торможения или разрушения.

Нитрид бора

Нитрид бора обладает высокой теплопроводностью в сочетании с высокой электроизоляцией; его часто называют "белым графитом". Нитрид бора обладает высокой устойчивостью к окислению до 1000°C. Он выступает в качестве смазки и разделителя форм при использовании в высокотемпературных областях, таких как металлообработка и стеклообработка.

Карбид бора

Карбид бора - один из самых твердых известных материалов, благодаря чему он используется в бронежилетах, пуленепробиваемых жилетах и автомобильной броне. Его относительная легкость в сочетании с твердостью также делает его важнейшим компонентом для абразивной обработки, режущих инструментов и т. п.

Часто задаваемые вопросы

По каким причинам керамика используется в медицинских имплантатах?

Керамика, такая как глинозем или диоксид циркония, является биосовместимым материалом, устойчивым к коррозии, неабразивным и, следовательно, подходящим для применения в имплантатах.

Все ли керамические материалы хрупкие по своей природе?

Обычная керамика по своей природе хрупкая, однако современные или разработанные керамические материалы, особенно диоксид циркония, отличаются меньшей хрупкостью и повышенной прочностью.

Чем нитрид бора отличается от графита?

В отличие от графита, нитрид бора является отличным электроизолятором. Он сохраняет тот же уровень смазывающей способности и теплопроводности.

Почему карбид бора используется для изготовления брони?

Его свойства быть очень твердым и баллистически стойким делают его исключительно хорошим поглотителем и рассеивателем энергии удара.

Проводит ли керамика электричество?

Керамика в основном является изолятором, но есть проводящие оксиды, которые способны хорошо проводить электричество.