Удивительные факты о керамике, о которых вы не знали

Описание

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.

1. Керамика может выдерживать экстремальные температуры

Некоторые виды керамики могут выдерживать температуру свыше 2 000°C (3 600°F), не плавясь, что делает их незаменимыми для космических кораблей, реактивных двигателей и промышленных печей.

2. Тверже стали

Некоторые виды керамики, например карбид кремния и карбид бора, являются одними из самых твердых материалов на Земле - они тверже стали, а по прочности уступают только алмазам.

3. Керамика используется в пуленепробиваемой броне

Усовершенствованные керамические пластины из глинозема и карбида бора легки, но достаточно прочны, чтобы останавливать пули, что делает их ключевым компонентом бронежилетов.

4. Они играют роль в медицинских имплантатах

Керамические материалы, такие как диоксид циркония и гидроксиапатит, используются в зубных коронках, протезах тазобедренного сустава и костных трансплантатах благодаря своей биосовместимости и долговечности.

5. Некоторые виды керамики прозрачны

Специальная керамика, например оксинитрид алюминия (ALON), прозрачна и прочнее стекла, используется для изготовления бронированных окон и высокотехнологичной оптики.

6. Керамика используется в электронике

Ваш смартфон, ноутбук и телевизор содержат керамические компоненты, включая конденсаторы, полупроводники и изоляторы, благодаря превосходному электрическому сопротивлению керамики.

7. Это был один из первых материалов, изготовленных человеком

Люди изготавливают керамику уже более 10 000 лет: древние цивилизации использовали ее для изготовления гончарных изделий, инструментов и ранних форм письменных табличек.

8. Керамика может быть прочнее, чем вы думаете

В то время как традиционная керамика, например гончарные изделия, хрупка, инженерная керамика может быть разработана как ударопрочная, что делает ее полезной в аэрокосмической и военной промышленности.

9. Они помогают уменьшить загрязнение окружающей среды

Керамические фильтры используются в системах очистки воздуха и воды, а также в каталитических нейтрализаторах, которые снижают уровень выбросов автомобилей.

10. Некоторые виды керамики могут самовосстанавливаться

Ученые разрабатывают самовосстанавливающуюся керамику, которая со временем может устранять небольшие трещины, что делает ее полезной в самолетах и других областях применения, где высоки нагрузки. керамики, подчеркивая, почему каждый материал стратегически выбран для конкретных случаев использования. Дополнительную информацию можно найти на сайте Stanford Advanced Materials (SAM).

Передовая керамика: Глинозем, диоксид циркония и не только

--Глинозем (Al₂O₃)

Глинозем, или оксид алюминия, - это широко распространенная передовая керамика, известная своей твердостью, износостойкостью и отличной электроизоляцией. Он выдерживает высокие температуры, что делает его идеальным материалом для изготовления компонентов печей и огнеупорных материалов. В электронике глинозем служит подложкой для интегральных схем благодаря своей термостойкости. В медицине его биосовместимость делает его незаменимым при изготовлении стоматологических и ортопедических имплантатов.

--Цирконий (ZrO₂)

Цирконий, часто называемый "керамической сталью", ценится за исключительную прочность и трещиностойкость. Используемый в конструкционной керамике, зубных коронках и протезах тазобедренного сустава, он выдерживает многократные нагрузки, не разрушаясь. Благодаря своим эстетическим качествам она идеально подходит для изготовления зубных протезов, а ее теплоизоляция способствует применению в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

--Нитрид бора (BN)

Нитрид бора, известный как "белый графит", сочетает в себе высокую теплопроводность и электроизоляцию, что делает его крайне важным для электроники и терморегулирования. Он противостоит окислению при температуре до 1000°C и служит смазкой и средством для удаления плесени в высокотемпературных процессах, таких как металлургия и производство стекла.

--Карбид бора (B₄C)

Карбид бора - один из самых твердых известных материалов, используемый в бронежилетах, пуленепробиваемых жилетах и защитной броне автомобилей. Легкий вес и превосходная твердость делают его незаменимым в абразивной обработке, режущих инструментах и износостойких промышленных компонентах.

Часто задаваемые вопросы

Почему керамика подходит для медицинских имплантатов?

Такие керамические материалы, как глинозем и диоксид циркония, биосовместимы, химически стабильны, устойчивы к износу и коррозии, что делает их идеальными для имплантатов.

Всегда ли керамика хрупкая?

Традиционная керамика хрупкая, но современные керамические материалы, такие как диоксид циркония, разработаны для обеспечения прочности, что значительно снижает хрупкость.

Чем нитрид бора отличается от графита?

В отличие от графита, нитрид бора является отличным электроизолятором, но при этом обладает схожими смазочными свойствами и теплопроводностью.

Почему карбид бора используется в броне?

Карбид бора обладает исключительной твердостью и баллистической стойкостью, эффективно поглощает и рассеивает энергию удара, обеспечивая тем самым превосходную защиту.

Может ли керамика проводить электричество?

Большинство керамик являются электрическими изоляторами, однако некоторые специализированные керамики, такие как проводящие оксиды, действительно могут эффективно проводить электричество.