Ceramica tradizionale e ceramica avanzata

Nella storia dello sviluppo della civiltà umana, la prima tecnologia ceramica risale al Neolitico. Dai primi prodotti in argilla, alla raffinata porcellana, fino alle moderne ceramiche ingegneristiche, la tecnologia ceramica è in continua innovazione.

La ceramica è un tipo di materiale inorganico non metallico, generalmente ottenuto mediante sinterizzazione ad alta temperatura di composti. I materiali ceramici presentano eccellenti proprietà fisiche e chimiche. Dalle prime ceramiche ai moderni componenti ceramici high-tech, lo sviluppo della tecnologia ceramica ha visto il progresso dell'artigianato e della tecnologia umana passo dopo passo.

Siete curiosi di sapere qual è la differenza tra la ceramica tradizionale e quella avanzata? Leggere questo articolo vi aiuterà a trovare la risposta più adatta.

Collegamenti rapidi

1. Cosa sono le ceramiche tradizionali?
2. Tecnologia tradizionale di produzione della ceramica
3. Caratteristiche prestazionali della ceramica tradizionale
4. Applicazioni tipiche della ceramica tradizionale
5. Che cosa sono le ceramiche avanzate?
6. Principali materie prime per ceramiche avanzate
7. Tecnologia di preparazione della ceramica avanzata

Cosa sono le ceramiche tradizionali?

Le ceramiche tradizionali vengono cotte a partire da minerali naturali come argilla, feldspato e quarzo. Questo tipo di ceramica tradizionale ha una lunghissima storia di sviluppo e una lavorazione artigianale molto matura. Le ceramiche tradizionali sono ampiamente utilizzate in architettura, per le necessità quotidiane e per la decorazione. Ciotole, piatti, vasi e porcellane comuni nella nostra vita quotidiana sono ceramiche tradizionali.

Cosa sono le ceramiche tradizionali

La ceramica tradizionale utilizza principalmente tre materie prime naturali:

Argilla: può fornire maggiore plasticità e capacità di modellatura

Feldspato: temperatura di sinterizzazione più bassa, che può favorire la densificazione

Quarzo: regola il coefficiente di dilatazione termica e migliora la resistenza meccanica

Tecnologia tradizionale di produzione della ceramica

Il processo produttivo della ceramica tradizionale è relativamente semplice e molto elaborato. Si articola principalmente nelle seguenti fasi principali:

• Lavorazione delle materie prime: frantumazione, vagliatura e dosaggio dei minerali grezzi

Materie prime ceramiche non trattate

• Stampaggio: utilizzo della plasticità dell'argilla per stampaggio o colata in barbottina

Modellazione del vaso di ceramica

• Essiccazione: rimuovere l'umidità dal corpo verde per preparare la successiva cottura

Ceramiche in attesa di asciugatura

• Sinterizzazione: Sinterizzazione ad alta temperatura in un forno ad alta temperatura

Cottura della ceramica

Caratteristiche prestazionali della ceramica tradizionale

La ceramica è fragile e si rompe facilmente

Le prestazioni delle ceramiche tradizionali sono relativamente generali e vengono utilizzate principalmente nella vita quotidiana. Hanno una durezza moderata, sono relativamente fragili, possono resistere alle alte temperature e hanno buone proprietà isolanti, il che le rende perfette per l'uso in infrastrutture e opere d'arte decorative.

Applicazioni tipiche della ceramica tradizionale

Materiali da costruzione: mattoni, tegole utilizzati nell'industria edile

Mattoni in ceramica imitazione pietra

Utensili quotidiani: stoviglie e vasi per la vita quotidiana

Stoviglie in ceramica

Uso industriale: alcuni possono essere utilizzati per isolanti di base e materiali di macinazione

Che cosa sono le ceramiche avanzate?

Le ceramiche avanzate, note anche come ceramiche ingegneristiche e ceramiche speciali, sono composti ad elevata purezza e nuovi materiali ceramici ad alte prestazioni preparati mediante moderne tecnologie di processo.

Ceramica avanzata

Le ceramiche realizzate con diversi materiali ceramici presentano caratteristiche prestazionali diverse. Le materie prime delle ceramiche avanzate sono solitamente composti raffinati, come vari ossidi, nitruri, ecc. Questi composti ad elevata purezza presentano un'elevata consistenza e stabilità e sono materiali insostituibili per diverse applicazioni complesse.

Principali materie prime per ceramiche avanzate

• Ossidi: Allumina (Al2O3), Ossido di zirconio (ZrO2), Ossido di berillio (BeO)

Ceramica di allumina：Questa è la ceramica avanzata più comune e una delle ceramiche più convenienti. Presenta ottime proprietà generali, elevata durezza, resistenza alle alte temperature e isolamento elettrico. È il materiale preferito per molte applicazioni.

Comunemente utilizzato in materiali refrattari, componenti isolanti, substrati, abrasivi

Ceramica di allumina

Lettura estesa: L'ossido di alluminio è velenoso?

Ceramica di zirconia：La sua tenacità è tra le migliori tra le ceramiche, la sua resistenza è molto elevata ed è biocompatibile e compatibile con il corpo umano. È un materiale ceramico comunemente utilizzato nelle applicazioni dentali.

Comunemente utilizzato in coltelli in ceramica, applicazioni dentali, parti soggette a usura, substrati

Ceramica di zirconia

Lettura estesa: Quali sono gli utilizzi della ceramica di zirconia?

Ceramica di ossido di berillio：La sua conduttività termica è eccezionale ed è uno dei migliori conduttori termici tra i materiali ceramici conosciuti. Inoltre, può essere utilizzato anche come moderatore e materiale riflettente per i reattori nucleari. È molto utile nelle applicazioni nucleari. Tuttavia, è importante notare che le materie prime a base di ossido di berillio sono solitamente tossiche e richiedono particolare attenzione durante la produzione.

Comunemente utilizzato per substrati, parti resistenti all'usura e parti ad alta temperatura

Lettura estesa: Quali sono i materiali ceramici con la migliore conduttività termica?

• Non ossidi: carburo di silicio (SiC), nitruro di silicio (Si3N4), nitruro di alluminio (AlN), carburo di boro (B4C)

Ceramica di nitruro di silicio：Ha un'elevata resistenza agli urti e all'ossidazione ad alta temperatura e viene spesso utilizzato in alcune parti ad alta resistenza a temperature estreme, come parti di motori di automobili, pale di turbine, cuscinetti, ecc.

Ceramica di nitruro di silicio

Lettura estesa: Utilizzi della ceramica al nitruro di silicio

Ceramica al carburo di silicio：È una delle ceramiche più dure, seconda solo al diamante per durezza, ed è nota come "diamante nero".

Comunemente utilizzato nei substrati semiconduttori, nei componenti delle apparecchiature chimiche e nei materiali antiproiettile

Ceramica al carburo di silicio

Lettura estesa: Quali sono gli utilizzi della ceramica al carburo di silicio?

Ceramica al nitruro di alluminio：Anche la conduttività termica del nitruro di alluminio è eccellente, ed è uno dei migliori materiali ceramici. Può essere utilizzato come materiale di dissipazione del calore per la maggior parte degli elettrodomestici ad alta potenza.

Comunemente utilizzato per substrati di dissipazione del calore e componenti di dissipazione del calore

Ceramica al nitruro di alluminio

Ceramica al carburo di boro：Si tratta di un eccellente materiale antiproiettile, noto come la "ceramica antiproiettile più leggera". La sua densità è inferiore a quella dei normali materiali ceramici e le sue prestazioni protettive sono elevate. Nell'esercito statunitense, molti inserti di protezione per armi leggere utilizzano piastre in ceramica al carburo di boro.

Ceramica al carburo di boro

Lettura estesa: Applicazione del carburo di boro nelle armi antiproiettile

• Materiali compositi: Compositi a matrice ceramica

Le ceramiche composite sono realizzate con una varietà di materiali ceramici, che combinano molteplici proprietà superiori e compensano reciprocamente i difetti. Le più comuni sono la ceramica di allumina rinforzata con zirconia (ZTA) e la zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ), una delle quali migliora la tenacità dell'allumina e l'altra rende la zirconia originale più stabile.

Tecnologia di preparazione della ceramica avanzata

Rispetto alla ceramica tradizionale, il processo di preparazione della ceramica avanzata è più complesso e preciso e richiede l'utilizzo di una varietà di attrezzature tecniche. Le fasi principali sono le seguenti:

• Sintesi delle polveri: lavorazione di materie prime ceramiche in polveri ultrafini

Polvere di ceramica

• Stampaggio: Stampaggio mediante pressatura isostatica, stampaggio a iniezione e altri metodi

Stampi per stampaggio a iniezione di ceramica

• Sinterizzazione: sinterizzazione ad alta temperatura con controllo preciso della temperatura

Sinterizzazione ceramica avanzata

• Post-elaborazione: Infine, vengono eseguite una serie di lavorazioni di precisione e trattamenti superficiali

Lavorazione di precisione della ceramica

Tabella dei parametri di prestazione della ceramica avanzata

Abbiamo redatto tabelle dei parametri prestazionali di vari materiali ceramici avanzati per vostro riferimento

Conclusione

Le ceramiche tradizionali continuano a svolgere un ruolo importante nelle applicazioni di base della vita quotidiana grazie alla loro tecnologia matura e ai costi contenuti, mentre le ceramiche avanzate promuovono lo sviluppo di industrie high-tech con le loro eccellenti prestazioni. Grazie per aver letto questo articolo, spero che possa esserti utile.

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