Welke nadelen en voordelen hebben keramische materialen?

Table Of Content

• Invoering
• 1. DEFINITIE
• 2. EIGENSCHAPPEN
• 3. VOORDELEN EN NADELEN

Invoering

Misschien heb je ooit de term 'keramiek' gehoord, bijvoorbeeld op school toen de geschiedenisleraar de vormen van keramiek uitlegde die pre-Incaculturen maakten, of toen je aan vazen ​​voor bloemen dacht en alleen wist dat het kwetsbare voorwerpen waren. De term 'keramiek' is echter veel complexer en omvat andere soorten materialen zoals tegels, glas, vuurvaste materialen, enz. In deze tekst wordt de chemische achtergrond uitgelegd van bepaalde aspecten van keramische materialen die worden gebruikt en geëxploiteerd bij verschillende activiteiten, en die ook nuttige voorwerpen in het dagelijks leven omvatten.

1. DEFINITIE

Keramische materialen zijn anorganische vaste stoffen, gevormd door metallische en niet-metallische elementen, voornamelijk verbonden door ionische en/of covalente bindingen. Sommige daarvan zijn blootgesteld aan hoge temperaturen om een ​​harde, onbrandbare en niet-oxideerbare structuur te bereiken. Keramische materialen kunnen kristallijn, niet-kristallijn of glaskeramisch zijn (een combinatie van beide hierboven genoemd).

2. EIGENSCHAPPEN

Mechanische eigenschappen: Bij kamertemperatuur zijn ze hard en broos vanwege het type binding (ionisch/covalent) tussen de atomen waaruit ze bestaan. Bovendien zijn ze bij hoge temperaturen vervormbaar doordat korrelgrenzen kunnen verschuiven.

Magnetische eigenschappen: Keramische materialen hebben over het algemeen niet deze eigenschappen, met uitzondering van ferrieten en granaten (ook wel ferromagnetische keramiek genoemd).

Elektrische eigenschappen: De overgrote meerderheid van de keramische materialen zijn elektrische isolatoren vanwege hun hoge diëlektrische sterkte en lage diëlektrische constante. Andere keramische materialen hebben andere diëlektrische eigenschappen, zoals de gemakkelijke polarisatie.

Thermische eigenschappen: Bijna alle keramische materialen hebben een lage thermische geleidbaarheid vanwege hun sterke (ionische/covalente) bindingen. Het energieverschil tussen de covalente band en de geleidingsband in deze materialen is te groot voor elektronen die naar de geleidingsband worden geëxciteerd, waardoor ze goede thermische isolatoren zijn.

3. VOORDELEN EN NADELEN

Zoals hierboven vermeld, worden keramische materialen gekenmerkt door sterke ionische en/of covalente bindingen tussen hun atomen, waardoor ze een hoge hardheid hebben. Bovendien zijn ze goede thermische en elektrische isolatoren. Hun sterke bindingen bemoeilijken de vrije beweging van elektronen en beperken daardoor hun elektrische en thermische geleidbaarheid. Dit zorgt er op zijn beurt voor dat keramische materialen hoge smeltpunten hebben, omdat er hoge warmtetoevoer nodig is om hun bindingen te verbreken.

Keramische materialen hebben daarentegen een goede chemische stabiliteit, waardoor ze bestand zijn tegen agressieve stoffen, zoals die welke aanwezig zijn in het oxidatieproces. Bovendien kunnen keramische materialen, aangezien ze bestaan ​​uit zowel metalen als niet-metalen elementen, worden beschouwd als eerder gecorrodeerde materialen en zijn ze dus bestand tegen corrosieve componenten.

Dit type materiaal heeft echter enkele nadelen, zoals broosheid; dat wil zeggen de neiging tot gemakkelijk breken, omdat de atomen niet kunnen worden verplaatst zonder een breuk in hun verbindingen te veroorzaken. Ze zijn daardoor niet gemakkelijk plastisch vervormbaar (minder taai), wat hun vermogen om trekbelastingen te weerstaan ​​beperkt (lage taaiheid).

Samenvattend kan de volgende tabel worden weergegeven met de belangrijkste voor- en nadelen: