సిరామిక్ పదార్థాలు

ఆధునిక సిరామిక్ పదార్థాలు అనేవి ప్రత్యేక సిరామిక్స్ ఆధారంగా సాంప్రదాయ సిరామిక్స్ నుండి అభివృద్ధి చేయబడిన కొత్త రకం సిరామిక్స్ మరియు సాంప్రదాయ సిరామిక్స్ నుండి భిన్నమైన విలక్షణమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఇది చాలా కాలంగా సాంప్రదాయ సిరామిక్స్ యొక్క భావన మరియు పరిధిని దాటి పోయింది. ఇది ఉన్నత మరియు కొత్త సాంకేతికత యొక్క ఉత్పత్తి. అందువల్ల, సిరామిక్ పదార్థాలు పురాతన మరియు యువ విషయం.

ఆధునిక సిరామిక్ పదార్థాలు అని పిలవబడేవి అకర్బన లోహేతర పదార్థాలు. ఇది లోహాలు మరియు సేంద్రీయ పదార్థాలతో పాటు ఆధునిక పదార్థాల యొక్క మూడు ప్రధాన వర్గాలలో ఒకటి. ఇది లోహ పదార్థాలు మరియు సేంద్రీయ పదార్థాలు మినహా అన్ని పదార్థాల సాధారణ గుర్తింపు కూడా. ఈ అధ్యాయంలో చర్చనీయాంశం ఆధునిక సిరామిక్ పదార్థాలు లేదా ఆధునిక అకర్బన లోహేతర పదార్థాలు.

ఆధునిక సిరామిక్ పదార్థాలు అత్యాధునిక సాంకేతిక అర్థాలను కలిగి ఉన్నాయి. సాంప్రదాయ పదార్థాలతో పోలిస్తే. ఇది ప్రధానంగా ఈ క్రింది మూడు లక్షణాలను కలిగి ఉంది:

(1) ఆధునిక శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక అభివృద్ధి అవసరాల ఆధారంగా. ఇది ఆధునిక శాస్త్ర మరియు సాంకేతిక అభివృద్ధి యొక్క ఉత్పత్తి మరియు ఇది ఒక హై-టెక్ ఉత్పత్తి.

(2) తయారీ ప్రక్రియ సంక్లిష్టమైనది మరియు ఆధునిక శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక విజయాల మార్గదర్శకత్వం అవసరం. కాబట్టి, ఇది సాంకేతిక పరిజ్ఞానం-ఇంటెన్సివ్ ఉత్పత్తి.

(3) ఇది అద్భుతమైన మరియు ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు వాణిజ్య మరియు కొత్త సాంకేతిక పరిశ్రమల అవసరాలను తీర్చగలదు.

సిరామిక్ పదార్థాల వర్గీకరణ

ఉత్పత్తి మరియు శాస్త్ర సాంకేతిక పరిజ్ఞానం అభివృద్ధితో. సిరామిక్ పదార్థాలు మరియు ఉత్పత్తుల రకాలు రోజురోజుకూ పెరుగుతున్నాయి. వివిధ పదార్థాలు లేదా ఉత్పత్తుల లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడానికి, వాటిని సాధారణంగా వివిధ కోణాల నుండి వర్గీకరిస్తారు.

1. రసాయన కూర్పు ద్వారా వర్గీకరణ

(1) ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్. సిరామిక్ కుటుంబంలో చాలా ముఖ్యమైన స్థానాన్ని ఆక్రమించే అనేక రకాల ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్ ఉన్నాయి. సాధారణంగా ఉపయోగించే ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్ Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, ముల్లైట్ (3Al2O3.2SiO4) మరియు స్పినెల్ (MgAl2O3), మొదలైనవి. సిరామిక్స్‌లో Al2O3 మరియు SiO2 లు లోహ పదార్థాలలో ఉక్కు మరియు అల్యూమినియం మిశ్రమాల వలె విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. కొన్ని ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్ పట్టిక 11.1 లో జాబితా చేయబడ్డాయి. సిలికేట్లు కూడా ఆక్సైడ్ శ్రేణికి చెందినవి. ZrsiO4 వంటివి. కాల్ వేచి ఉంది. BaT, CgyiO వంటి మిశ్రమ ఆక్సైడ్‌లు కూడా ఉన్నాయి; మొదలైనవి కూడా ఈ వర్గంలోకి వస్తాయి.

సిరామిక్ పదార్థాలు రసాయన కూర్పు ద్వారా వర్గీకరించబడ్డాయి

(2) కార్బైడ్ సిరామిక్స్. కార్బైడ్ సిరామిక్స్ సాధారణంగా ఆక్సైడ్ల కంటే ఎక్కువ ద్రవీభవన స్థానాన్ని కలిగి ఉంటాయి. సాధారణంగా ఉపయోగించేవి SIC, SC, ఫీనిక్స్ C. TIC మొదలైనవి. తయారీ ప్రక్రియలో కార్బైడ్ సిరామిక్స్ వాతావరణ రక్షణను కలిగి ఉండాలి.

(3) అమైడ్ సిరామిక్స్. అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే క్లోరైడ్ a-ji, ఇది అద్భుతమైన సమగ్ర యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, TZN, BN మరియు AI నైట్రైడ్ సిరామిక్స్ యొక్క అనువర్తనాలు విస్తృతంగా వ్యాపించాయి. ఇటీవలే కనిపించిన C3N4, Si3O4 కంటే మెరుగైన పనితీరును కలిగి ఉంటుందని భావిస్తున్నారు.

(4) నాలుగు రసాయన సిరామిక్స్. బోరైడ్ సిరామిక్స్ యొక్క అనువర్తనాలు చాలా విస్తృతంగా లేవు. వాటిని ప్రధానంగా పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఇతర సిరామిక్ మాత్రికలకు జోడించడానికి లోతైన సంకలనాలు లేదా రెండవ దశలుగా ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా ఉపయోగించే వాటిలో Ti, Zr&, మొదలైనవి ఉన్నాయి.

2. పనితీరు మరియు ఉపయోగం ద్వారా వర్గీకరణ

(1) స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్. స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్‌ను స్ట్రక్చరల్ భాగాలను తయారు చేయడానికి స్ట్రక్చరల్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ప్రధానంగా దాని యాంత్రిక లక్షణాలను ఉపయోగిస్తారు. మెరుగైన బలం, దృఢత్వం, కాఠిన్యం, మాడ్యులస్, వేర్ రెసిస్టెన్స్, అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత (అధిక ఉష్ణోగ్రత బలం, థర్మల్ షాక్ రెసిస్టెన్స్, అబ్లేషన్ రెసిస్టెన్స్) మొదలైనవి. పైన పేర్కొన్న అణు రసాయన కూర్పు ద్వారా వర్గీకరించబడిన నాలుగు సిరామిక్స్‌లో చాలా వరకు స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్. AjZQ స్టోన్ వంటివి. 3N4 మరియు ZX ఉన్నతమైన యాంత్రిక లక్షణాలతో ప్రాతినిధ్య నిర్మాణ సిరామిక్ పదార్థాలు.

(2) ఫంక్షనల్ సిరామిక్స్. ఫంక్షనల్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి ఫంక్షనల్ సిరామిక్స్‌ను ఫంక్షనల్ పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తారు, ప్రధానంగా వాటి భౌతిక లక్షణాలను ఉపయోగించి విద్యుదయస్కాంత లక్షణాలు, ఉష్ణ లక్షణాలు, ఆప్టికల్ లక్షణాలు, జీవ లక్షణాలు మొదలైనవి. ఉదాహరణకు ఫెర్రైట్. ఫెర్రోఎలక్ట్రిక్ సిరామిక్స్‌ను ప్రధానంగా వాటి విద్యుదయస్కాంత లక్షణాలకు ఉపయోగిస్తారు. ఇది విద్యుదయస్కాంత భాగాలను తయారు చేయడానికి, డైఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్స్‌ను కెపాసిటర్‌లను తయారు చేయడానికి మరియు పైజోఎలక్ట్రిక్ సిరామిక్స్‌ను స్థానభ్రంశం లేదా పీడన సెన్సార్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఘన ఎలక్ట్రోలైట్ సిరామిక్స్‌ను వాటి అయాన్ బదిలీ లక్షణాలను ఉపయోగించి ఆక్సిజన్ డిటెక్టర్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. బయోసెరామిక్స్‌ను కృత్రిమ ఎముకలు మరియు కృత్రిమ దంతాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాలు మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు కూడా ఫంక్షనల్ సిరామిక్స్ వర్గానికి చెందినవి.

పైన పేర్కొన్న వర్గీకరణ కూడా సాపేక్షమైనదని పేర్కొనడం విలువ. సంపూర్ణంగా ఉండటానికి బదులుగా, కొన్నిసార్లు స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్ మరియు ఫంక్షనల్ సిరామిక్స్ మధ్య కఠినమైన సరిహద్దు ఉండదు. కొన్ని సిరామిక్ పదార్థాలకు, రెండూ ఉంటాయి. పైజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్స్. దీనిని ఫంక్షనల్ సిరామిక్స్‌గా వర్గీకరించగలిగినప్పటికీ, దాని యాంత్రిక లక్షణాలకు బలం, దృఢత్వం, కాఠిన్యం మరియు సాగే మాడ్యులస్ వంటి కొన్ని అవసరాలు కూడా ఉన్నాయి. అన్నింటిలో మొదటిది, E శక్తిని తట్టుకునేటప్పుడు నష్టాన్ని నివారించడానికి ఇది తగినంత బలాన్ని కలిగి ఉండాలి, తద్వారా సాధారణ పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను సాధించవచ్చు. అదనంగా, అధిక-ఉష్ణోగ్రత స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్ లేదా అంతరిక్ష నౌక వేడి-నిరోధక భాగాలకు థర్మల్ షాక్-నిరోధక మరియు అగ్ని-నిరోధక సిరామిక్స్ వంటివి, అయినప్పటికీ అవి స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్ వర్గానికి చెందినవి. అయితే, ఉష్ణ విస్తరణ నిరోధకత దాని స్వంత బలం, దృఢత్వం మరియు మాడ్యులస్ ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది, కానీ ఉష్ణ వాహకత మరియు ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం కూడా యాంత్రిక లక్షణాల మాదిరిగానే ఉంటాయి, ఇవి ఉష్ణ షాక్ నిరోధకతపై చాలా ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. తుప్పు నిరోధకత అనేది రసాయన సిరామిక్స్ (యాసిడ్-నిరోధక పంపులు వంటివి) యొక్క ముఖ్యమైన పనితీరు, కానీ పరిశ్రమ యొక్క అవసరాలను తీర్చడానికి ఇది కొన్ని యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉండాలి. సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాలు చాలా కొవ్వుగా ఉండటం వల్ల వాటిని వైర్లుగా తయారు చేయడం కష్టం. అందువల్ల, ఇది ఇంకా ఆచరణాత్మక అనువర్తన దశలోకి ప్రవేశించలేదు. సంగ్రహంగా చెప్పాలంటే, అది స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్ అయినా లేదా ఫంక్షనల్ సిరామిక్స్ అయినా, యాంత్రిక లక్షణాలు సిరామిక్ పదార్థాల యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక లక్షణాలు. యాంత్రిక లక్షణాలకు వేర్వేరు ఉపయోగాలు వేర్వేరు అవసరాలను కలిగి ఉంటాయి.

ఈ అధ్యాయం ప్రధానంగా స్ట్రక్చరల్ సిరామిక్స్ గురించి చర్చిస్తుంది.

సిరామిక్స్ యొక్క ప్రయోజనాలు

1. సిరామిక్ పదార్థాల పనితీరు లక్షణాలు

మనందరికీ తెలిసినట్లుగా, లోహ పదార్థాల (స్వచ్ఛమైన బంగారం లేదా మిశ్రమలోహాలు) రసాయన బంధాలు ఎక్కువగా లోహాలు. అవి లోహ ధనాత్మక అణువులు మరియు వాటిని నింపే ఎలక్ట్రాన్ మేఘాలతో కూడి ఉంటాయి. లోహ బంధాలకు దిశాత్మకత లేదు. అందువల్ల, లోహం మంచి ప్లాస్టిక్ వైకల్య లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. లోహేతర సమ్మేళనాలను విస్మరించే సిరామిక్స్ విషయానికొస్తే, వాటి రసాయన లక్షణాలు ఆరోగ్యం మరియు సమయోజనీయ బంధాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి. ఈ రసాయన శాస్త్రం బలమైన దిశాత్మకత మరియు అధిక బంధన శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, సిరామిక్ పదార్థాలు ప్లాస్టిక్ వైకల్యానికి గురికావడం కష్టం. అధిక పెళుసుదనం మరియు బలమైన పగుళ్ల సున్నితత్వం. ఇది సిరామిక్ పదార్థాల అకిలెస్ హీల్. కానీ ఈ రసాయన బంధ రకం కారణంగానే నిర్మాణాత్మక సిరామిక్స్ లోహ పదార్థాల కంటే ఉన్నతమైన ప్రత్యేక లక్షణాల శ్రేణిని కలిగి ఉంటాయి.

①అధిక కాఠిన్యం దాని అద్భుతమైన దుస్తులు నిరోధకతను నిర్ణయిస్తుంది;

②ఎక్కువ జ్వాల బిందువు. ఇది అత్యుత్తమ ఉష్ణ నిరోధకతను కలిగి ఉందని నిర్ధారించబడింది;

③అధిక రసాయన స్థిరత్వం.ఇది మంచి తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉందని నిర్ధారిస్తుంది.

సిరామిక్ పదార్థాలు అద్భుతమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ. అయితే, దాని ప్రాణాంతక ప్రతికూలత - పెళుసుదనం - దాని పనితీరు మరియు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను పరిమితం చేస్తుంది. అందువల్ల, సిరామిక్స్ యొక్క కఠినత్వం ప్రపంచవ్యాప్తంగా దృష్టిని ఆకర్షించే సిరామిక్ పదార్థాల పరిశోధన రంగంలో ఒక ప్రధాన అంశంగా మారింది (వివరాల కోసం సిరామిక్స్ యొక్క కఠినత్వం విభాగాన్ని చూడండి).

2. ఆధునిక (అధునాతన) సిరామిక్స్ మరియు సాంప్రదాయ సిరామిక్స్ మధ్య పోలిక

సాంప్రదాయ సిరామిక్స్‌తో పోలిస్తే ఆధునిక సిరామిక్స్. ముడి పదార్థాల కూర్పు, తయారీ ప్రక్రియ, సంస్థాగత నిర్మాణం మరియు పనితీరులో గణనీయమైన తేడాలు ఉన్నాయి.

సాంప్రదాయ సిరామిక్స్ మరియు ఆధునిక సిరామిక్స్ మధ్య వ్యత్యాసం