تأتي كلمة السيراميك أو الخزف من الكلمة اليونانية التي تعني “الفخار”. وعلى الرغم من أن الأواني المنزلية المصنوعة من الطين والأشياء الفنية ومنتجات البناء مألوفة للجميع، إلا أن الخزف هو جزء فقط من عالم السيراميك. وفي الوقت الحاضر، يشمل مصطلح السيراميك موادا أكثر شمولية مثل الزجاج والسيراميك المتطور وبعض أنظمة الأسمنت.
الخزف التقليدي أو الفخار
الفخار هو تقنية بشرية قديمة جدا، وتم العثور مؤخرا على شظايا من الفخار الطيني في مقاطعة هونان في الصين، يرجع تاريخها إلى ما بين 17500 و 18300 عام.
السيراميك التقليدي
يتم صناعة الأواني الفخارية والخزف من السيراميك التقليدي القائم على الطين، ويتم تحديد خصائص المنتج النهائي من حيث تكوين الصلصال المستخدم ونوع المواد المضافة ودرجات حرارة الإطلاق، وتصنف الفخار على أنه آنية فخارية وأواني فخارية وخزف، ويتم استخدامه على نطاق واسع في أدوات المائدة الفخارية والزينة، وهو واحد من أقدم المواد المستخدمة في صناعة الفخار.
يتم إصدار الصلصال في درجات حرارة منخفضة نسبيا (بين 1000 و150 درجة مئوية)، مما يؤدي إلى إنتاج منتج خشن يسهل عملية الاختراق قليلا، وللتغلب على مساميته، يتم تغطية الجسم المصفوف بمسحوق زجاجي مطحون ناعم معلق في الماء (التزجيج)، ثم يتم إصداره مرة أخرى، ويتم إصدار الطين الحجري عند درجة حرارة عالية (حوالي 1200 درجة مئوية)، ونظرا لأن الخزف الحجري غير مسامي، يتم تطبيق الزجاج فقط للزينة، وهو مادة قوية ومقاومة للتشققات ومتينة ومناسبة للاستخدام في المطبخ للطهي والخبز وتخزين السوائل وكأطباق تقديم .
ما هو البورسلين
البورسلين هو نوع من السيراميك الأبيض الشفاف للغاية، وقد ظهرت أقدم أشكال الخزف في الصين حوالي عام 1600 قبل الميلاد. وفي الفترة حوالي عام 600 بعد الميلاد، أصبح الخزف الصيني سلعة ثمينة للتجار العرب. بسبب ارتباط الخزف بالصين واستخدامه الشائع في صناعة الأطباق والأكواب والمزهريات وأعمال الفنون الجميلة الأخرى، أصبح يعرف غالبا باسم `الصين الجميلة` .
لصنع الخزف، يتم استخدام كميات صغيرة من الزجاج والجرانيت والفلسبار ومعادن من الطين الأبيض الكاولين الجيد، ثم يتم إضافة الماء إلى البودرة البيضاء الناعمة المتكونة ليتم بعدها عجنها وتشكيلها بشكل جيد، ويتم وضعها في فرن يصل درجة حرارته إلى ما بين 1200 و 1،450 درجة مئوية، ثم يتم تطبيق الزجاج المزخرف عليها تليها مزيد من التسخين.
السيراميك المتقدم المعتمد على الطين
السيراميك المتقدم لا يعتمد بشكل عام على الطين، بدلاً من ذلك ، يعتمد إما على أكاسيد أو غير أكاسيد أو مجموعات من الاثنين، وغالبًا ما تكون المواد غير المؤكسدة هي الكربيدات ، والبوريات ، والنتريد ، والسيليكيدات ، على سبيل المثال ، كربيد البورون (B4C) ، كربيد السيليكون (SiC) ومبيد موليبدينوم (MoSi2)
الخزف في مكوك الفضاء
الجلد الخارجي لمكوك الفضاء مصنوع من أكثر من 27000 بلاط خزفي، وتم تصميمه ليتحمل الحرارة الشديدة عند العودة إلى الغلاف الجوي للأرض، ويتضمن إنتاجه مزج دقيق لمساحيق المواد المكونة، وتشكيلها في جسم أخضر، ثم إطلاقها بدرجة حرارة عالية في جو خال من الأكسجين، لتتم عملية التلبد وتكوين منتج صلب ومتين ومقاوم للتآكل.
تطبيقات السيراميك المتقدمة
أصبحت المواد الخزفية المتقدمة شائعة في العديد من المجالات اليومية، بما في ذلك مغناطيس الثلاجة والصناعات المتنوعة مثل إنتاج المعادن ومعالجتها والفضاء والالكترونيات والسيارات وحماية الأفراد.
استخدام درجة الحرارة في إطلاق النار السيراميك
يتحدث الدكتور إيان براون، عالم الأبحاث البارز في Industrial Research Limited، عن الدور الحاسم الذي تلعبه درجات الحرارة العالية في إطلاق مواد السيراميك، ويشرح العملية المعروفة باسم “التلبيد” والتي تتطلب درجات حرارة شديدة الارتفاع.
تلعب السيراميك المتقدمة، المشار إليها في كثير من الأحيان باسم الخزف الحيوي، دورا متزايد الأهمية في الطب الحديث. وتعتبر المواد الخزفية الحيوية، مثل الألومينا والزركونيا، موادا خاملة كيميائيا يمكن تلميعها حتى النهاية واستخدامها في زرع الأسنان وبدائل العظام في عمليات العظام، مثل استبدال مفصل الورك والركبة. وقد حدث تقدم في مجال السيراميك المتقدم نتيجة الابتكار والخيال الإبداعي من قبل علماء المواد، حيث أن التفكير “خارج الصندوق” يمكن أن يحل العديد من المشكلات المزعجة.