Ceramika

Słowo ceramika pochodzi od greckiego słowa κεραμικός - keramikos, oznaczającego "wypalanie ziemi". Ceramika jest pojęciem obejmującym wszystkie nieorganiczne, niemetaliczne materiały, wytwarzane z udziałem obróbki cieplnej.
Poprzez ceramikę rozumie się również gałąź nauki i techniki, należącą do szerszej dyscypliny - inżynierii materiałowej, badająca naturę, metody wytwarzania i możliwości zastosowania materiałów ceramicznych, a także gałąź przemysłu zajmująca się produkcją materiałów ceramicznych.
Terminem ceramika określa się również dziedzinę sztuki, której niezbędnym elementem jest formowanie materiałów ceramicznych poddanych obróbce cieplnej dla uzyskania trwałego dzieła.
Materiały ceramiczne:
Materiały ceramiczne są nieogranicznymi związkami metali z tlenem, azotem, węglem, borem i innymi pierwiastkami, w których atomy połączone są wiązaniem jonowym i kowalencyjnym.
Ceramiak była wykorzystywana przez człowieka, od tysiącleci. Krzemień oraz kamień i glina były wykorzystywane już w czasach prahistorycznych, jako narzędzia i materiały budowlane. Szacuje się, że pierwsze gliniane naczynia wytwarzane były już 8000 lat p.n.e., a metody produkcji szkła zastosowano już 4000 lat p.n.e. Zakres zastosowania materiałów ceramicznych wciąż rośnie, sprawiając że ceramika odgrywa coraz większą rolę we współczesnym świecie. Przyczyniają się do tego jej szczególen właściwośc: duża odporność termiczną i chemiczną, szczególne właściwości elektryczne, oraz dużą wytrzymałość i trwałość.
Podział materiałów ceramicznych:

• krystaliczne materiały ceramiczne
• częściowo krystaliczne materiały ceramiczne
• amorficzne (szkła ceramiczne)

1. Ceramika budowlana jest jednym z największych działów ceramiki. Budowlane materiały ceramiczne możemy podzielić na:

1.1 materiały wiążące stosowane w budownictwie (Ceramika wielkotonażowa):

• wapno
• cement
• gips

1.2. ceramika czerwona budowlana (Ceramika wielkotonażowa) - materiały ceramiczne formowane stosowane w budownictwie:

• cegły
• pustaki
• dachówki ceramiczne
• sączki

2. Ceramika ogniotrwała - materiały odporne na wysokie temperatury, stosowane w przemyśle metalurgicznym, ceramicznym, szklarskim, chemicznym i naftowym.

• ceramika szmotowa
• ceramika krzemionkowa
• ceramika magnezytowa
• ceramika mulitowa

3. Ceramika szlachetna - produkty to ceramika stołowa i sanitarna oraz ceramika ozdobna, wykorzystanie w przemyśle elektrycznym, energetyce.

• wyroby garncarskie
• fajans
• majolika
• porcelana

4. Ceramika o czerepie spieczonym

• klinkier drogowy
• klinkier budowlany
• płytki ceramiczn
• krztałtki i rury ceramiczne

5. Kafle i płytki szkliwione

• kafle piecowe
• glazura

6. Szkło - materiał nieograniczony, składający się głównie z tlenków, których stan fizyczny stanowi stan pośredni pomiędzy stanem ciekłym a stałym. Szczegolną cechą szkieł jest ich przeźroczystość, dzięki której znajdują szerokie zastosowanie we współczesnym świecie.

7. Ceramika specjalna (techniczna) - zaawansowana ceramika. Ceramika specjalna to zróżnicowana grupa nowoczesnych materiałów. Łączy materiały przeznaczone dla elektroniki, na narzędzia skrawające, elementy ścierne i odporne na ścieranie, materiały ogniotrwale o podwyższonej jakości, ceramika wykorzystywana w przemyśle jądrowym, w silnikach a także w celach medycznych.
Nowoczesne materiały ceramiczne znajdują szereg zastosowań w różnych dziedzinach życia, służąc do produckji:
elementów strukturalnych - ceramicznych protez medycznych, elementów tnących, części silników
elementów elektrycznych - kondensatorów, izolatorów, magnesów, zintegrowanych obwodów elektrycznych, nadprzewodników, półprzewodników, elementów piezoelektrycznych.
powłok - części silników, narzędzia tnące, przemysłowe osłony, pancerze stosowane w przemyśle zbrojeniowym, elementy osłon silników odrzutowych i rakietowych, elementy osłon samolotów, rakiet i pojazdów kosmicznych
materiałów przemysłu chemicznego: membrany, filtry, katalizatory
Wyroby ceramiczne są często powlekane szkliwem, w celu nadania ich często porowatemu czerepowi, szczelności i ładnego wyglądu.

Struktura i właściwości materiałów ceramicznych

Właściwości materiałów ceramicznych, tak jak wszystkich innych materiałów, zależą od typu atomów występujących w materiale, rodzaju połąłczeń pomiędzy nimi, oraz sposobu w jaki są ułożone (struktury atomowej). Większość ceramicznych materiałów składa się z dwuch lub więcej pierwiastków, tworząc związek chemiczny. W materiałach ceramicznych wystepują wiązania kowalencyjne lub jonowe. Wiązania kowalencyjne i jonowe są generalnie silniejsze od wiązań występujących pomiędzy atomami metali, w skutek czego metale są zazwyczaj znacznie bardziej plastyczne niż ceramika, będaca dla odmiany krucha. Mikrostruktura materiałów ceramicznych może być krystaliczna, amorficzna, lub mieszana. W przypadku mieszanej
struktury, drobne elementy krystaliczne, otoczone są przez strukturę amorficzną, zapewniająca spójność materiału. Struktura atomowa wpływa na wszystkie w zasadzie charakterystyki materiału: chemiczne, fizyczne, termiczne, elektryczne, magnetyczne i optyczne. Mikrostruktura wpływa w największym stopniu, na właściwości mechaniczne i reaktywność materiału.

Materiały ceramiczne charakteryzuje szczególnie:

• duża twardość
• odporność na ścieranie
• kruchość
• ognioodporność
• nieprzewodność cieplna (izolatory cieplne)
• nieprzewodność elektryczna (izolatory elektryczne)
• brak właściwości magnetycznych
• odporność na utlenianie
• podatność na gwałtowne zmiany temperatury

Powyższa lista cehc ceramiki jest właściwa dla większości materiałów ceramicznych, ale oczywiście istnieją wyjątki, które posiadają właściwości magnetyczne, sa odporne na zmiany temperatury czy są doskonałymi przewodnikami. Wyjątki te mają coraz wieksze znaczenie, pozwalając na nowe niezwykłe ich zastosowania.