「セラミック」という言葉は、ギリシャ語で「陶器」を意味する「keramikos」に由来します。最古の陶器は陶器でしたが、この用語にはいくつかの純粋な要素を含む大きなグループの材料が含まれています。セラミックは無機の非金属固体であり、一般に酸化物、窒化物、ホウ化物、または炭化物に基づいており、高温で焼成されます。セラミックスは焼成前に釉薬をかけて、気孔率を減らし、滑らかで、多くの場合着色された表面を持つコーティングを生成することがあります。多くのセラミックには、原子間のイオン結合と共有結合の混合物が含まれています。結果として得られる材料は、結晶性、半結晶性、またはガラス質である可能性があります。同様の組成を持つ非晶質材料は、一般に「ガラス」と呼ばれます。
陶磁器の 4 つの主なタイプは、白物陶器、構造用陶磁器、工業用陶器、および耐火物です。白物家電には、調理器具、陶器、壁のタイルが含まれます。構造用セラミックには、レンガ、パイプ、屋根瓦、床タイルが含まれます。テクニカル セラミックスは、スペシャル セラミックス、ファイン セラミックス、アドバンスト セラミックス、またはエンジニアリング セラミックスとしても知られています。このクラスには、ベアリング、特殊なタイル (宇宙船の熱遮蔽など)、生物医学的インプラント、セラミック ブレーキ、核燃料、セラミック エンジン、およびセラミック コーティングが含まれます。耐火物は、坩堝、ラインキルン、およびガス暖炉での放熱に使用されるセラミックです。
陶器の作り方
セラミックスの原材料には、粘土、カオリネート、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、および特定の純元素が含まれます。原材料を水と混ぜ合わせて、成形または成形できる混合物を形成します。陶磁器は、作った後の加工が難しいため、通常、最終的な形に成形します。型を乾燥させ、窯と呼ばれるオーブンで焼成します。焼成プロセスは、材料に新しい化学結合を形成するためのエネルギーを供給し (ガラス化)、時には新しい鉱物を形成します (例えば、磁器の焼成におけるカオリンからのムライト形成)。防水、装飾、または機能性釉薬は、最初の焼成の前に追加されるか、またはその後の焼成が必要になる場合があります (より一般的です)。セラミックの最初の焼成により、ビスクと呼ばれる製品が得られます。最初の焼成では、有機物やその他の揮発性不純物を焼き払います。 2 回目 (または 3 回目) の焼成はグレージングと呼ばれることがあります。
セラミックスの例と用途
陶器、レンガ、タイル、陶器、磁器、磁器が陶器の一般的な例です。これらの材料は、建築、工芸、および芸術での使用でよく知られています。他にも多くのセラミック素材があります:
- これまでガラスはセラミックと見なされていました。ガラスは無機固体であり、セラミックと同じように焼成および処理されるためです。ただし、ガラスは非晶質の固体であるため、通常、ガラスは別の材料と見なされます。セラミックスの規則正しい内部構造は、その特性において大きな役割を果たします。
- 固体の純粋なシリコンとカーボンは、セラミックと見なすことができます。厳密には、ダイヤモンドはセラミックと呼ぶことができます。
- 炭化ケイ素と炭化タングステンは、高い耐摩耗性を備えたテクニカル セラミックスであり、ボディ アーマー、採鉱用のウェア プレート、機械部品に役立ちます。
- 酸化ウラン (UO2 原子炉燃料として使用されるセラミックです。
- ジルコニア (二酸化ジルコニウム) は、セラミック ナイフの刃、宝石、燃料電池、酸素センサーの製造に使用されます。
- 酸化亜鉛 (ZnO) は半導体です。
- ボディアーマーには酸化ホウ素が使われています。
- ビスマス ストロンチウム銅酸化物およびマグネシウム ジホウ化物 (MgB2 ) は超伝導体です。
- 電気絶縁体としてステアタイト (ケイ酸マグネシウム) が使用されています。
- チタン酸バリウムは、発熱体、コンデンサー、変換器、データ記憶素子の製造に使用されます。
- セラミック アーティファクトは、その化学組成を使用してその起源を特定できるため、考古学や古生物学に役立ちます。これには、粘土の組成だけでなく、焼き戻しの組成も含まれます — 製造および乾燥中に追加される材料
セラミックスの特性
セラミックスには非常に多種多様な材料が含まれているため、その特性を一般化することは困難です。ほとんどのセラミックは次の特性を示します:
- 高い硬度
- 通常はもろく、靭性が低い
- 高融点
- 耐薬品性
- 電気伝導率と熱伝導率が低い
- 低延性
- 高弾性率
- 高い圧縮強度
- さまざまな波長に対する光学的透明性
例外には、超電導および圧電セラミックが含まれます。
関連用語
セラミックの準備と特性評価の科学は、セラモグラフィー と呼ばれます。 .
複合材料は、セラミックを含む複数のクラスの材料で構成されています。複合材の例としては、炭素繊維とガラス繊維が挙げられます。 サーメット セラミックと金属を含む複合材料の一種です。
ガラスセラミック セラミック組成の非結晶性材料です。結晶性セラミックは成形される傾向がありますが、ガラスセラミックは溶融物を鋳造または吹き飛ばして形成されます。ガラスセラミックの例には、「ガラス」コンロや、処分のために核廃棄物を結合するために使用されるガラス複合材が含まれます。
