Какие недостатки и преимущества имеют керамические материалы?

Table Of Content

• Какие недостатки и преимущества имеют керамические материалы?
  • Введение
  • 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
  • 2. СВОЙСТВА
  • 3.ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Какие недостатки и преимущества имеют керамические материалы?

Введение

Возможно, в какой-то момент вы услышали термин «керамика», например, в школе, когда учитель истории объяснял формы керамики, изготовленной доинкскими культурами, или когда вы думали о вазах для цветов, и вы знали только, что это были хрупкие предметы. Однако термин «керамика» гораздо сложнее и включает в себя другие типы материалов, такие как плитка, стекло, огнеупорные материалы и т. д. В этом тексте будет объяснена химическая подоплека определенных аспектов, представленных керамическими материалами, которые используются и эксплуатируются в различных видах деятельности, а также включают полезные предметы в повседневной жизни.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Керамические материалы — это неорганические твердые вещества, образованные металлическими и неметаллическими элементами, соединенными в основном ионными и/или ковалентными связями, некоторые из которых были подвергнуты воздействию высоких температур для достижения твердой, негорючей и неокисляемой структуры. Керамические материалы могут быть кристаллическими, некристаллическими или стеклокерамическими (комбинация обоих, упомянутых выше).

2. СВОЙСТВА

Механические свойства: При комнатной температуре они твердые и хрупкие из-за типа связи (ионная/ковалентная) между атомами, которые их составляют. Кроме того, при высоких температурах они деформируемы, поскольку границы зерен могут скользить.

Магнитные свойства: Керамические материалы обычно не обладают этими свойствами, за исключением двух: ферритов и гранатов (также называемых ферромагнитной керамикой).

Электрические свойства: Подавляющее большинство керамических материалов являются электроизоляторами, поскольку они имеют высокую диэлектрическую прочность и низкую диэлектрическую постоянную. Другие виды керамики имеют другие диэлектрические свойства, такие как легкость поляризации.

Тепловые свойства: Почти все керамические материалы имеют низкую теплопроводность из-за их сильных (ионных/ковалентных) связей. Разница энергий между ковалентной зоной и зоной проводимости в этих материалах слишком велика для Электроны возбуждаются в направлении зоны проводимости, по этой причине они являются хорошими теплоизоляторами.

3.ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Как уже упоминалось выше, керамические материалы характеризуются сильными ионными и/или ковалентными связями между атомами, что позволяет им иметь высокую твердость, а также быть хорошими тепловыми и электрическими изоляторами, поскольку их сильные связи затрудняют свободное движение электронов, поэтому их электро- и теплопроводность ограничены. Это, в свою очередь, приводит к тому, что керамические материалы имеют высокие температуры плавления, поскольку для разрыва их связей необходимы высокие подачи тепла.

С другой стороны, керамические материалы обладают хорошей химической стабильностью, что позволяет им быть устойчивыми к агрессивным агентам, таким как те, которые присутствуют в процессе окисления. Кроме того, поскольку большинство керамик состоят из металлических и неметаллических элементов, их можно рассматривать как ранее корродированные материалы, поэтому они будут устойчивы к коррозионным компонентам.

Однако этот тип материала имеет некоторые недостатки, такие как хрупкость; то есть, тенденция легко ломаться, поскольку невозможно перемещать атомы, не разрушая их связи. Следовательно, они не могут легко пластически деформироваться (менее пластичны), что ограничивает их способность выдерживать растягивающие нагрузки (низкая вязкость).

Подводя итог, можно привести следующую таблицу с основными преимуществами и недостатками: