ما هي عيوب ومزايا المواد السيراميكية؟

Table Of Content

• ما هي عيوب ومزايا المواد السيراميكية؟
  • مقدمة
  • 1. التعريف
  • 2. الخصائص
  • 3. المزايا والعيوب

ما هي عيوب ومزايا المواد السيراميكية؟

مقدمة

ربما سمعتَ مصطلح "الخزف" في وقتٍ ما، كما في المدرسة عندما شرح مُعلّم التاريخ أشكال الخزف التي صنعتها حضارات ما قبل الإنكا، أو عندما خطرت لك فكرة مزهريات الزهور، وعرفتَ أنها مواد هشة. إلا أن مصطلح "الخزف" أكثر تعقيدًا بكثير، ويشمل أنواعًا أخرى من المواد، مثل البلاط والزجاج والمواد المقاومة للحرارة، وغيرها. في هذا النص، سيتم شرح الخلفية الكيميائية لبعض الجوانب التي تُقدّمها مواد الخزف المُستخدمة والمُستغلة في أنشطة مُختلفة، والتي تشمل أيضًا أشياءً مفيدة في الحياة اليومية.

1. التعريف

المواد الخزفية مواد صلبة غير عضوية تتكون من عناصر معدنية وغير معدنية، ترتبط بشكل رئيسي بروابط أيونية و/أو تساهمية، وقد تعرض بعضها لدرجات حرارة عالية ليصل إلى بنية صلبة غير قابلة للاحتراق أو الأكسدة. يمكن أن تكون المواد الخزفية بلورية، أو غير بلورية، أو زجاجية-خزفية (مزيج من الاثنين المذكورين أعلاه).

2. الخصائص

الخواص الميكانيكية: في درجة حرارة الغرفة، تكون صلبة وهشة بسبب نوع الرابطة (أيونية/تساهمية) بين ذراتها. بالإضافة إلى ذلك، عند درجات الحرارة المرتفعة، تكون قابلة للتشوه نظرًا لانزلاق حدود الحبيبات.

الخصائص المغناطيسية: بشكل عام، لا تمتلك المواد الخزفية هذه الخصائص عادةً؛ باستثناء اثنين، الفريت والغارنيت (وتسمى أيضًا السيراميك المغناطيسي الحديدي).

الخصائص الكهربائية: تُعتبر الغالبية العظمى من المواد الخزفية عازلة للكهرباء، نظرًا لارتفاع قوتها العازلة وانخفاض ثابتها العازل. وتتميز أنواع أخرى من السيراميك بخصائص عازلة أخرى، مثل سهولة استقطابها.

الخواص الحرارية: تتميز جميع المواد الخزفية تقريبًا بموصلية حرارية منخفضة نظرًا لقوة روابطها (الأيونية/التساهمية). فرق الطاقة بين النطاق التساهمي ونطاق التوصيل في هذه المواد كبير جدًا بحيث لا يسمح بإثارة الإلكترونات نحو نطاق التوصيل، ولذلك تُعتبر عوازل حرارية جيدة.

3. المزايا والعيوب

كما ذُكر سابقًا، تتميز المواد الخزفية بروابط أيونية و/أو تساهمية قوية بين ذراتها، مما يمنحها صلابة عالية، بالإضافة إلى كونها عازلًا حراريًا وكهربائيًا جيدًا، إذ تُعيق روابطها القوية حركة الإلكترونات بحرية، وبالتالي تكون موصليتها الكهربائية والحرارية محدودة. وهذا بدوره يُسبب درجات انصهار عالية للمواد الخزفية، إذ يتطلب كسر روابطها درجات حرارة عالية.

من ناحية أخرى، تتميز المواد الخزفية بثبات كيميائي جيد، مما يجعلها مقاومة للعوامل الضارة، كتلك الموجودة في عملية الأكسدة. بالإضافة إلى ذلك، ولأن معظم السيراميك يتكون من عناصر معدنية وغير معدنية، فيمكن اعتباره مواد متآكلة سابقًا، وبالتالي فهو مقاوم للمكونات المسببة للتآكل.

ومع ذلك، لهذا النوع من المواد بعض العيوب، مثل الهشاشة، أي سهولة كسرها، إذ لا يمكن تحريك ذراتها دون إحداث كسر في اتحاداتها. وبالتالي، يصعب تشويهها بلاستيكيًا (أقل ليونة)، مما يحد من قدرتها على تحمل أحمال الشد (متانتها المنخفضة).

باختصار، يمكن إظهار الجدول التالي مع المزايا والعيوب الرئيسية: