CERAMICA: TIPOLOGIE, CARATTERISTICHE E USI

Introduzione

Le ceramiche sono composti inorganici non metallici e possono essere classificate in due tipologie principali, note come ceramiche tradizionali o avanzate. La differenza tra ceramiche tradizionali e avanzate risiede principalmente nella loro origine e disponibilità. substrati ceramici si trovano generalmente in natura, mentre le ceramiche avanzate sono prodotte tramite sintesi chimica.

Natura della ceramica

È importante sapere che la ceramica è stabile a temperature molto elevate e presenta un basso dinamismo termico. Tuttavia, è piuttosto fragile rispetto ai metalli. Altre proprietà uniche dei materiali ceramici, che si applicano sia alle ceramiche tradizionali che a quelle avanzate, includono la resistenza alla corrosione, l'estrema durezza e il buon isolamento elettrico.

Tipi di ceramica

Convenzionalmente, le ceramiche sono classificate come tradizionali e avanzate. Entrambe vengono identificate in base alla loro forma, colore e natura. È facile nominare e identificare le diverse varianti delle ceramiche tradizionali. Le ceramiche avanzate, invece, richiedono esperti come noi per essere identificate, preparate e utilizzate in modo altamente specializzato.

Ceramica tradizionale

Le ceramiche tradizionali sono realizzate con materie prime naturali. Gli elementi costitutivi derivano dall'argilla e dai feldspati, che si trovano nei giacimenti minerari. Come sapete, l'argilla è un sottoprodotto della roccia ignea alterata, mentre il feldspato è un sottoprodotto del granito alterato.

La produzione di ceramiche tradizionali Risale a tempi antichi. I materiali compositi venivano ulteriormente sottoposti a calore per ottenere resistenza e durevolezza. La presenza di silice nelle ceramiche tradizionali fornisce riempitivi che supportano e preparano i prodotti ceramici tradizionali per il processo di cottura. Ad esempio, i nostri utensili da cucina sono talvolta realizzati con compositi di argilla e paglia.

FIG. 1: Un blocco di minerale argilloso (composto da argilla, feldspato e silicato).

Dopo la formazione degli oggetti, questi vengono lasciati essiccare, eliminando l'acqua. Questo è il metodo di essiccazione. Infine, i prodotti in argilla essiccati vengono posti in forni a temperature elevatissime. Questa temperatura elevata modifica la struttura fisica e chimica dei prodotti, conferendo loro caratteristiche uniche di resistenza, durevolezza e stabilità.

La resistenza delle ceramiche tradizionali è direttamente correlata alla presenza di silice nella sabbia di quarzo. Tendono a mantenere la struttura interna dei loro legami e la loro composizione anche dopo essere state trasformate nei prodotti finali. In altre parole, la composizione strutturale dei prodotti ceramici tradizionali finiti non differisce da quella delle materie prime iniziali.

Tipi di ceramica tradizionale

IL tipi di ceramica tradizionale sono abrasivi. refrattari, argilla strutturale, ceramica bianca, mattoni e tegole e cemento.

• Abrasivi: sono sostanze dure che hanno la capacità di degradare i materiali più deboli. Alcuni di questi sono utilizzati nelle nostre case come disinfettanti e abrasivi.

• Refrattari: si riferiscono a prodotti che sopportano temperature molto elevate. Ad esempio, vengono utilizzati per rivestire forni e fornaci nelle fabbriche di metalli perché resistono a temperature molto elevate.

• Prodotti strutturali in argilla: sono progettati esclusivamente per scopi costruttivi, ad esempio per i nostri edifici, pavimentazioni, percorsi di drenaggio, tegole per tetti e pavimenti.

• Stoviglie bianche: sono tipicamente bianche e lucide. Ne sono un esempio gli articoli da toeletta, come i lavandini dei nostri bagni, gli impianti dentali e le piastrelle in terracotta.

• Mattoni e tegole: materiali da costruzione standardizzati utilizzati per la costruzione dei nostri spazi abitativi.

• Cemento: si tratta di particelle fini che, aggiunte all'acqua, costituiscono ottimi materiali leganti utilizzati per la costruzione di edifici.

Usi della ceramica tradizionale

Gli usi della ceramica tradizionale derivano dai prodotti stessi. Questi spaziano dall'estetica, alla produzione, alla costruzione e all'utilità. Discuteremo quindi gli usi della ceramica tradizionale all'interno di queste categorie identificate.

1. Ceramica tradizionale estetica

Le ceramiche tradizionali estetiche sono realizzate per riflettere l' cultura e storia di un popolo. Le loro caratteristiche riflettono anche la dimensione geografica e culturale del ceramista. I disegni sui prodotti trasmettono le tendenze della società, l'arte e la cultura, offrendo una rappresentazione visiva della nostra storia. È il fattore storico che conferisce valore estetico ai prodotti ceramici tradizionali.

Gli articoli o prodotti di questa categoria includono la porcellana. La porcellana è una splendida ceramica tradizionale disponibile in molte forme, colori e dimensioni. Alcune di esse si presentano sotto forma di vasi utilizzati per la preparazione dei cibi. Altre si presentano sotto forma di tazze da tè e piatti per mangiare. Tuttavia, l'uso più comune della porcellana è quello di decorare le nostre case con fiori.

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G 2: Tazza in porcellana cinese decorata, realizzata con materiali ceramici tradizionali.

2. I mattoni utilizzati per costruire case, recinzioni e cordoli sono di origine ceramica tradizionale. I mattoni vengono preparati combinando scisto, argilla e sabbia finemente macinati e selezionati. Questi materiali di base vengono mescolati con acqua per ottenere una consistenza adatta alla forma desiderata. Successivamente, i mattoni vengono essiccati e utilizzati secondo necessità.

3. È interessante notare che gli stampi utilizzati nell'industria metallurgica sono un'altra forma di ceramica tradizionale. Questo perché i costituenti di base delle ceramiche tradizionali conferiscono loro la capacità di resistere alle alte temperature. Il processo di cottura a cui le ceramiche tradizionali vengono sottoposte per indurirle le prepara a resistere a temperature molto elevate.

CERAMICA AVANZATA

Le ceramiche avanzate sono materiali inorganici e non metallici che sono stati migliorati nella forma, nella struttura e nella tipologia rispetto alle ceramiche tradizionali. L'applicazione di tecnologie moderne e innovative ha consentito preparazione della polvere ceramica da strutture semplici e basilari, a forme avanzate. Ecco perché sono considerate ceramiche ad alte prestazioni,

Le ceramiche avanzate richiedono competenze e conoscenze tecniche elevate sia per la produzione che per la lavorazione. A differenza delle ceramiche tradizionali, le materie prime in polvere non vengono manipolate meccanicamente. La polvere viene prima densificata attraverso sinterizzazione processo. Questo processo comporta la sinterizzazione allo stato solido o la sinterizzazione liquida.

Nella sinterizzazione allo stato solido, i materiali polverosi di base vengono riscaldati fino a quando i loro elementi non salgono fino alla parte superiore del perimetro tra due particelle di polvere. Il riscaldamento continuo della polvere porta alla fusione degli elementi delle due particelle, chiudendo i pori e formando un legame.

Nel processo di sinterizzazione allo stato liquido, un reagente chimico viene aggiunto alla polvere di base. L'effetto della sostanza chimica innesca il rilascio di liquido dalle particelle di polvere. Infine, il liquido evapora, lasciando sostanze cristalline.

Tipi di ceramiche avanzate

a, Lo zirconio viene utilizzato in forma polverosa o cristallina come ossido di zirconio. Ha una struttura cristallina monoclina a temperatura ambiente e una struttura cubica o tetraedrica ad alte temperature. Il processo di produzione di Ceramica di zirconia è molto difficile e costoso. In particolare, richiede il taglio laser e tecniche di alta precisione.

b. Il nitruro di alluminio viene prodotto per nitrificazione diretta dell'alluminio o per sintesi di alluminio e azoto. È costituito da strutture cristalline semplici e presenta un'elevata dilatazione termica e conduttività. I substrati ceramici di alluminio sono altamente resistenti alla corrosione, ma si dissolvono lentamente in soluzioni minerali acide e fortemente alcaline.

c. Il nitruro di boro è una sostanza sintetica prodotta da azoto e boro. Il prodotto risultante si presenta in due forme cristalline, come cristalli esagonali di nitruro di boro o come nitruro di boro cubico. Questa ceramica avanzata ha un'elevata capacità termica e conduttiva ed è dura come il diamante.

d. L'ossido di berillio viene sintetizzato tramite la riduzione carbotermica dei materiali o la precipitazione di materiali contenenti berillio.

e. Il carburo di silicio è derivato da un minerale raro noto come moissanite o dalla sintesi di silicio e carbonio. Il composto è molto utile come ceramica industriale, soprattutto nella produzione di ceramiche semiconduttrici.

Usi della ceramica avanzata

Le ceramiche avanzate sono chimicamente inerti e questa caratteristica ne migliora l'impiego in circostanze molto specializzate e importanti, come segue:

1. Ingegneria aerospaziale: i substrati ceramici avanzati vengono utilizzati nella produzione di componenti aeronautici. Conferiscono resistenza e durata ai componenti. Offriamo rivestimenti standardizzati per i vostri componenti aeronautici, che ne garantiranno la durata.

2. Applicazioni mediche: Impianti come quelli dentali e per le gambe sono realizzati in ceramica avanzata. Le ceramiche avanzate hanno la caratteristica di essere altamente tollerabili e di adattarsi al tessuto cutaneo umano, quindi non vengono rigettate dai tessuti corporei. Allo stesso modo, i substrati in ceramica avanzata vengono utilizzati per l'ottica medica e i tubi radiogeni.

FIG 3: Impianto medico prodotto con materiali ceramici avanzati

3. Preparazione cosmetica: i substrati ceramici avanzati conferiscono una lucentezza levigata e uniforme alle polveri cosmetiche, quando vengono utilizzate per la preparazione di cosmetici.

4. Attrezzatura balistica: la caratteristica di trazione dei materiali ceramici avanzati consente la produzione di proiettili e materiali antiproiettile.

5. Apparecchiature elettroniche e acustiche: i substrati ceramici avanzati sono ottimi semiconduttori di elettricità. Trovano impiego specifico nelle apparecchiature a radiofrequenza e microonde. Sono quindi utilizzati nella produzione di apparecchiature elettriche e ad alta tensione specializzate.

6. Le ceramiche avanzate sono utili per la formazione di lame e altri strumenti da taglio. Il fatto che non si corrodano o si usurino facilmente rende i materiali da taglio durevoli nonostante l'uso regolare.

7. I materiali in carburo di silicio sono molto adatti all'uso cosmetico, grazie alla loro somiglianza con i diamanti. Dato il loro costo, i diamanti rappresentano un'opzione più economica per soddisfare le vostre esigenze cosmetiche.

CONCLUSIONE

Sappiamo molto bene come la struttura interna e la composizione delle materie prime determinano il prodotto finale. Per questo motivo prestiamo molta attenzione preparazione delle materie prime e anche garantire che ispezione viene effettuato in ogni fase del nostro processo produttivo.

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