Τι γνωρίζουμε για τα κεραμικά;

Κατασκευασμένο από σκόνη αλουμίνας και πυρωμένο σε υψηλή θερμοκρασία, το κεραμικό αλουμίνας διαφέρει από τα λευκά κεραμικά καθώς μπορεί να αντέξει υψηλή θερμοκρασία έως 1700 βαθμούς (3092 βαθμούς F) με καλή απόδοση σε όξινη και αλκαλική αντίσταση. Γι' αυτό τα χωνευτήρια κατασκευάζονται από οξείδιο του αλουμινίου. Η αλουμίνα χρησιμοποιείται επίσης ως μονωτήρας, μπουζί και πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Ένα μειονέκτημα του κεραμικού αλουμίνας, ωστόσο, είναι ότι έχει υψηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, επιρρεπές σε ρωγμές όταν η θερμοκρασία αυξάνεται ή πέφτει απότομα. Το κεραμικό αλουμίνας είναι συμπαγές σκληρό και μπορεί να ξύσει εύκολα το γυαλί.

Εκτός από την αλουμίνα, το διοξείδιο του ζιρκονίου χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή κεραμικών. Και τα κεραμικά Zirconia (ZrO2) είναι ανώτερα από τα κεραμικά αλουμίνας από πολλές απόψεις. Η πυκνότητα των κεραμικών ZrO2 είναι σχεδόν διπλάσια της αλουμίνας. Είναι επίσης πολύ πιο δύσκολο με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή κεραμικού μαχαιριού που είναι ανθεκτικό και δεν γυαλίζει. Όχι μόνο αυτό, χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή υλικών οδοντικής πλήρωσης. Με τις προσπάθειες των επιστημόνων, οι άνθρωποι κατάφεραν επίσης να κάνουν το κεραμικό ακόμα πιο σκληρό. Προσθέτουν 5% οξείδιο του υττρίου στις πρώτες ύλες, καθιστώντας το κεραμικό πιο λείο, πιο άκαμπτο και εύκολο στη διαδικασία σβέσης. Οι κεραμικές μπάλες σε ειδικό ρουλεμάν είναι κατασκευασμένες από αυτού του είδους τις πρώτες ύλες. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για γυάλισμα ή λείανση μετάλλων ή άλλων υλικών. Ωστόσο, τα κεραμικά ZrO2 είναι τρεις φορές πιο ακριβά από τα κεραμικά αλουμίνας, πολύ ευαίσθητα στις αλλαγές θερμοκρασίας με πολύ υψηλό συντελεστή θερμικής διαστολής.

Κατά καιρούς, οι άνθρωποι έχουν συνθέσει με επιτυχία βοραζόνη, μια ένωση βορίου και αζώτου. Το καθαρό βοραζόν είναι λευκή σκόνη και μπορεί να αντέξει τόσο υψηλή θερμοκρασία όσο 2000 βαθμούς (3632 βαθμούς F). Είναι πολύ ελαφρύ, μόνο το διπλάσιο του βάρους του νερού. Μπορεί να θερμανθεί σε υψηλή θερμοκρασία χωρίς το σημάδι της αρπαγής. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συγκόλληση με τόξο πλάσματος (PAW) και ως προστατευτικό κάλυμμα για ηλεκτρόδιο συγκόλλησης βολφραμίου. Είναι επίσης τέλεια μονωτικά υλικά. Το Borazon είναι τόσο λείο που το ρευστό γυαλί και το λιωμένο μέταλλο δεν προσκολλώνται πάνω του. Ωστόσο, είναι πολύ μαλακό, είναι εύκολο να ξύνεται.

Εκτός από το άζωτο, το βόριο μπορεί να σχηματίσει ένωση με άνθρακα. Ένα είδος κεραμικών καρβιδίου του βορίου, το οποίο ονομάζεται επίσης μαύρο διαμάντι, είναι μια από τις πιο σκληρές ουσίες. Τα κεραμικά καρβιδίου του βορίου μπορούν να ξύσουν εύκολα το γυαλί. Η σκόνη του μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το άλεσμα και το γυάλισμα άλλων ουσιών. Το βόριο μπορεί να σχηματίσει εξαβορίδιο του λανθανίου με πολύτιμο μέταλλο σπάνιων γαιών λανθάνιο. Σε αντίθεση με άλλα κεραμικά, έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Το σημείο τήξης του είναι 2200 μοίρες (3992 βαθμοί F), που χρησιμοποιείται συχνά ως θερμιονική κάθοδος για αρκετό εξοπλισμό. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων ή σε πηγή δέσμης ηλεκτρονίων καθόδου για ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Μπορεί να εξυπηρετήσει αυτούς τους σκοπούς επειδή έχει τη χαμηλότερη ηλεκτρονική λειτουργία εργασίας. Δεδομένου ότι χάνει το ηλεκτρόνιό του πολύ εύκολα, έχει πλεονεκτήματα στο ηλεκτρικό δυναμικό. Μπορεί να αντικαταστήσει πυρίμαχα μέταλλα μολυβδαινίου και βολφραμίου στον αντιδραστήρα στο εγγύς μέλλον. Μέχρι σήμερα, ο καθαρισμός και η χύτευση του εξαβοριδίου του λανθανίου δεν είναι ακόμη καλά ανεπτυγμένος. Το εξαβορίδιο του λανθανίου ηλεκτρολύεται από οξείδιο του λανθανίου και βόρακα. Στη συνέχεια εξάγεται με ανάμιξη με κάθοδο γραφίτη.

Ένα άλλο ειδικό και ακριβό κεραμικό υλικό ονομάζεται υπεραγωγός υψηλής θερμοκρασίας. Είναι κατασκευασμένο από πολλά διαφορετικά μεταλλικά οξείδια και το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό ονομάζεται YBa2Cu3O7. Μπορεί να γίνει σούπερ αγωγός σε συγκεκριμένη χαμηλή θερμοκρασία και χάνει όλη την ηλεκτρική του αντίσταση. Η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή και μπορεί να φτάσει τους -184 βαθμούς . Όταν τοποθετείται κοντά σε μαγνήτη νεοδυμίου, οδηγεί σε κβαντικό κλείδωμα, γνωστό και ως κβαντική αιώρηση.