تتحمل السيراميك التقنية درجات حرارة أعلى. المواد المقاومة للحرارة المواد المستخدمة في تصنيعها تجعلها متينة للغاية. فهي تُسهم في طرح منتجات عالية الأداء في الأسواق. تشمل الخصائص التنافسية للسيراميك التقني صلابةً وقوةً فائقتين، ومقاومةً ممتازةً للحرارة، وخصائص كهربائية تنافسية. هذا يُسهم في تحسين العمليات في مختلف المجالات.
الخصائص الحرارية للسيراميك
السعة الحرارية للسيراميك: السعة الحرارية النوعية هي قدرة مادة وزنها كيلوغرام واحد على تغيير درجة حرارتها إلى درجة مئوية واحدة. يجب ألا تخضع المادة لانتقال طوري. السعة الحرارية للسيراميك أقل عمومًا من السعة الحرارية للخرسانة والأملاح المنصهرة. هذا يعني أن السيراميك يتطلب طاقة أكبر لرفع درجة حرارته.
مقاومة الحرارة السيراميكية تُعدُّ خاصيةُ تحمُّلِ درجاتِ الحرارةِ العاليةِ من أهمِّ خصائصِ الموادِّ السيراميكية. كما تُعطي فكرةً واضحةً عن درجةِ انصهارِ السيراميك.
الموصلية الحرارية الخزفية يشير مصطلح "الموصلية الحرارية" إلى كفاءة المادة الخزفية في توصيل الطاقة الحرارية. تعتمد الموصلية الحرارية على تركيب السيراميك ومساميته ووجود أي شوائب. يمكن استخدام السيراميك كعوازل حرارية إذا كانت الموصلية الحرارية منخفضة. من ناحية أخرى، يُستخدم بلاط السيراميك ذو الموصلية الحرارية الجيدة لتدفئة الأرضيات.
هل السيراميك مقاوم للحرارة؟
السيراميك عموما مواد مقاومة للحرارة. ال الحد الأقصى لدرجة حرارة السيراميك هو تتراوح درجات الحرارة بين ١٠٠٠ و١٦٠٠ درجة مئوية أو أكثر. وهي معروفة بارتفاع درجة انصهارها. ومع ذلك، فإن السيراميك يتعرض للتشققات عند تعرضه لتقلبات مفاجئة في درجات الحرارة أو إجهادات ميكانيكية. هذه الظاهرة ناتجة عن التمدد الحراري المفاجئ. الأنواع المختلفة من سيراميك مقاوم للحرارة نكون:
◼️ السيراميك التقليدي: يشمل ذلك السيراميك، كالطوب والبلاط، المستخدم في درجات حرارة عالية والمُصنّع تقليديًا. ويُستخدم بشكل رئيسي في صناعة بلاط الطين، وأدوات المائدة، والمواد الكاشطة، والبطانات المقاومة للحرارة.
◼️ تقنية أو السيراميك المتقدمتُصنع هذه المواد من مركبات غير عضوية عالية النقاء عبر عمليات تصنيع متخصصة. تتميز بخصائص فائقة كالتوصيل والنفاذية والمغناطيسية، وتُستخدم في تطبيقات متخصصة. وتُصنف هذه المواد حسب استخدامها الحراري إلى الفئات الفرعية التالية:
- السيراميك الفاخر: هذه سيراميكيات متطورة توفر مقاومة حرارية أعلى من السيراميكيات التقليدية. ومن الأمثلة على ذلك سيراميك الألومينا الذي يتحمل درجة حرارة تصل إلى ٢٠٠٠ درجة مئوية.
- السيراميك عالي الحرارة: وهذا نوع من السيراميك المقاوم للحرارة والذي يتحمل درجات الحرارة العالية.
- السيراميك عالي الحرارة للغاية: السيراميك فائق الحرارة هو فرع من السيراميك عالي الحرارة. يتميز بقدرته على تحمل درجات حرارة عالية جدًا تتجاوز ٢٠٠٠ درجة مئوية. يتميز بموصلية حرارية عالية ومقاومته للصدمات الحرارية، كما يتميز بثبات هيكلي فائق.
- الطلاءات السيراميكية: تُستخدم الطلاءات الخزفية لحماية المواد المعرضة للحرارة الزائدة. وتُستخدم في مكونات المحرك أو العادم.
حد درجة حرارة السيراميك
ما هي درجة حرارة ذوبان السيراميك؟
يُعد تحديد سياق الاستخدام أمرًا بالغ الأهمية عند التعامل مع المواد الخزفية. تشتهر السيراميك بمقاومتها للحرارة، وتتمتع بروابط أيونية أو تساهمية قوية أقوى من المعادن أو البوليمرات. وتتميز معظم أنواع السيراميك بدرجات انصهار عالية. درجة انصهار السيراميك يمكن أن تكون منخفضة إلى 800 درجة مئوية إلى عالية إلى 3000 درجة مئوية.
ما مدى سخونة السيراميك قبل أن ينكسر؟ يُعدّ اختيار السيراميك لأي استخدام يومي أمرًا شائعًا. تعتمد درجة حرارة تكسر السيراميك على نوعه وظروف استخدامه. على سبيل المثال، قد يتشقق السيراميك التقليدي، كالطوب أو البلاط، إذا حدث تغير مفاجئ في درجات الحرارة. على سبيل المثال، وضع مقلاة ساخنة على بلاط بارد.
هل البورسلين مقاوم للحرارة؟
البورسلين مادة خزفية تُصنع بتسخين الكاولينيت عند درجة حرارة تتراوح بين 1200 و1400 درجة مئوية. ترجع قوة البورسلين وشفافيته إلى تكوين الموليت عند درجات حرارة أعلى. تُعرف هذه العملية بالتزجيج. يُستخدم البورسلين في صناعة أدوات المائدة، مثل الأوعية الخزفية المقاومة للحرارة، والقطع الزخرفية، والعوازل. ينقسم البورسلين إلى ثلاثة أنواع رئيسية: بورسلين عظمي صيني، وبروسيجين صلب، وبروسيجين ناعم. تتراوح مقاومة البورسلين للحرارة بين 1200 و2000 درجة مئوية. وهو مناسب للاستخدام في المطابخ والحمامات الساخنة.
مقارنة الخصائص الحرارية للزجاج والسيراميك
يظهر الزجاج والسيراميك خصائص حرارية مختلفة جدًا بسبب الاختلافات البنيوية بينهما.
الزجاج عبارة عن تركيبة ذرية غير متبلورة ذات موصلية حرارية منخفضة، مما يجعله عازلًا حراريًا فعالًا للغاية. هذه الخاصية، بالإضافة إلى مقاومته العالية، تجعله مثاليًا لتطبيقات مثل زجاج النوافذ، والأواني الزجاجية المختبرية، والعزل الحراري. مع ذلك، فإن الزجاج عرضة للصدمات الحرارية عند التغيرات السريعة في درجات الحرارة.
في المقابل، يُعدّ السيراميك مواد بلورية ذات ثبات حراري أعلى. روابطه الأيونية/التساهمية القوية تجعله ممتازًا لتحمل الصدمات الحرارية المستمرة، مما يجعله خيارًا مثاليًا للبيئات ذات درجات الحرارة العالية (مثل بطانات الأفران أو مكونات المحركات). على الرغم من أن السيراميك أكثر هشاشة من الزجاج عمومًا، إلا أن مقاومته العالية للتآكل وعتامته تزيد من فائدته في التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية.
السيراميك التقني
يتم تصنيع السيراميك التقني، المعروف أيضًا باسم السيراميك المتقدم، بواسطة مصنعي شاشات LCD أو مصنعي أشباه الموصلات لتلبية الاحتياجات الخاصة للصناعة. يُمكن استخدامها كبديل للمعادن والسيراميك والبوليمرات في التطبيقات الصناعية. ويعود أداؤها العالي إلى نقائها الشديد من الأكاسيد والكربيدات والنتريدات.
لماذا تتمتع السيراميك التقنية بمقاومة عالية للحرارة؟
السيراميك التقني مقاوم للحرارة. والأسباب الكامنة وراء مقاومته للحرارة هي:
التمدد الحراري للسيراميك: يُعرّف التمدد الحراري بأنه أي تغير في المساحة أو الحجم أو البنية أو أي خصائص أخرى للمادة نتيجةً للحرارة. وتعود مقاومة السيراميك التقني للحرارة إلى انخفاض معامل تمدده الحراري.
الموصلية الحرارية المنخفضة للسيراميك: تتمتع السيراميك التقنية بموصلية حرارية منخفضة حيث تتحرك الطاقة ببطء من خلالها.
السعة الحرارية: تتميز السعة الحرارية بالقدرة على الحفاظ على الحرارة دون أي ارتفاع ملحوظ في درجة الحرارة.
خاتمة
بالمقارنة مع المواد التقليدية كالفولاذ والبلاستيك والبوليمرات وغيرها من المواد الهندسية، تتميز السيراميكيات التقنية الحديثة بخصائص مادية فائقة. هذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للتمزق، ومتانة إضافية، ومقاومة كهربائية وحرارية. ينبغي على المرء دائمًا تجاهل السيراميكيات التقنية لتحسين وتحسين العمليات متعددة الأبعاد.