સિરામિક સામગ્રી

આધુનિક સિરામિક સામગ્રી એ એક નવા પ્રકારના સિરામિક્સ છે જે ખાસ સિરામિક્સ પર આધારિત પરંપરાગત સિરામિક્સમાંથી વિકસાવવામાં આવ્યા છે અને તેમાં વિશિષ્ટ લાક્ષણિકતાઓ છે જે પરંપરાગત સિરામિક્સથી અલગ છે. તે લાંબા સમયથી પરંપરાગત સિરામિક્સના ખ્યાલ અને અવકાશથી આગળ વધી ગયું છે. તે ઉચ્ચ અને નવી ટેકનોલોજીનું ઉત્પાદન છે. તેથી, સિરામિક સામગ્રી એક પ્રાચીન અને યુવાન વિષય છે.

કહેવાતા આધુનિક સિરામિક પદાર્થો અકાર્બનિક બિન-ધાતુ પદાર્થો છે. તે ધાતુઓ અને કાર્બનિક પદાર્થોની સાથે આધુનિક સામગ્રીની ત્રણ મુખ્ય શ્રેણીઓમાંની એક છે. તે ધાતુ સામગ્રી અને કાર્બનિક પદાર્થો સિવાયની બધી સામગ્રીની સામાન્ય માન્યતા પણ છે. આ પ્રકરણમાં ચર્ચાનો વિષય આધુનિક સિરામિક સામગ્રી અથવા આધુનિક અકાર્બનિક બિન-ધાતુ પદાર્થો છે.

આધુનિક સિરામિક સામગ્રીમાં ઉચ્ચ તકનીકી અર્થ છે. પરંપરાગત સામગ્રીની તુલનામાં. તેમાં મુખ્યત્વે નીચેની ત્રણ લાક્ષણિકતાઓ છે:

(૧) આધુનિક વૈજ્ઞાનિક અને ટેકનોલોજીકલ વિકાસની જરૂરિયાતો પર આધારિત. તે આધુનિક વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિકાસનું ઉત્પાદન છે અને એક ઉચ્ચ-તકનીકી ઉત્પાદન છે.

(૨) ઉત્પાદન પ્રક્રિયા જટિલ છે અને તેને આધુનિક વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી સિદ્ધિઓના માર્ગદર્શનની જરૂર છે. તેથી, તે એક તકનીકી જ્ઞાન-સઘન ઉત્પાદન છે.

(૩) તેમાં ઉત્તમ અને વિશેષ ગુણધર્મો છે અને તે વાણિજ્યિક અને નવી ટેકનોલોજી ઉદ્યોગોની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે.

સિરામિક સામગ્રીનું વર્ગીકરણ

ઉત્પાદન અને વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે. સિરામિક સામગ્રી અને ઉત્પાદનોના પ્રકારો દિવસેને દિવસે વધી રહ્યા છે. વિવિધ સામગ્રી અથવા ઉત્પાદનોની લાક્ષણિકતાઓને સમજવામાં સરળતા રહે તે માટે, તેમને સામાન્ય રીતે વિવિધ ખૂણાઓથી વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

1. રાસાયણિક રચના દ્વારા વર્ગીકરણ

(૧) ઓક્સાઇડ સિરામિક્સ. ઓક્સાઇડ સિરામિક્સના ઘણા પ્રકારો છે, જે સિરામિક પરિવારમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ સ્થાન ધરાવે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા ઓક્સાઇડ સિરામિક્સ Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO છે. Cr2O3, મુલાઇટ (3Al2O3.2SiO4) અને સ્પિનલ (MgAl2O3), વગેરે. સિરામિક્સમાં Al2O3 અને SiO2 ધાતુના પદાર્થોમાં સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ એલોય જેટલા વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. કેટલાક ઓક્સાઇડ સિરામિક્સ કોષ્ટક 11.1 માં સૂચિબદ્ધ છે. સિલિકેટ્સ પણ ઓક્સાઇડ શ્રેણીના છે. જેમ કે ZrsiO4. કૉલ રાહ જોઈ ગયો છે. BaT, CgyiO; વગેરે જેવા સંયુક્ત ઓક્સાઇડ પણ આ શ્રેણીમાં આવે છે.

સિરામિક સામગ્રીને રાસાયણિક રચના દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે

(૨) કાર્બાઇડ સિરામિક્સ. કાર્બાઇડ સિરામિક્સમાં સામાન્ય રીતે ઓક્સાઇડ કરતાં ગલનબિંદુ વધારે હોય છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા SIC, SC, ફોનિક્સ C. TIC વગેરે છે. કાર્બાઇડ સિરામિક્સને તૈયારી પ્રક્રિયા દરમિયાન વાતાવરણનું રક્ષણ મળવું જોઈએ.

(૩) એમાઇડ સિરામિક્સ. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું ક્લોરાઇડ એ-જી છે, જે ઉત્તમ વ્યાપક યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર ધરાવે છે. વધુમાં, TZN, BN અને AI નાઇટ્રાઇડ સિરામિક્સનો ઉપયોગ વધુને વધુ વ્યાપક બની રહ્યો છે. C3N4, જે તાજેતરમાં જ દેખાયો છે, તેનું પ્રદર્શન Si3O4 કરતાં વધુ સારું હોવાની અપેક્ષા છે.

(૪) ચાર રાસાયણિક સિરામિક્સ. બોરાઇડ સિરામિક્સનો ઉપયોગ ખૂબ વ્યાપક નથી. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ડીપ એડિટિવ્સ અથવા બીજા તબક્કા તરીકે થાય છે જે કામગીરી સુધારવા માટે અન્ય સિરામિક મેટ્રિસિસમાં ઉમેરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતામાં Ti, Zr&, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

2. કામગીરી અને ઉપયોગ દ્વારા વર્ગીકરણ

(૧) માળખાકીય સિરામિક્સ. માળખાકીય ભાગો બનાવવા માટે માળખાકીય સામગ્રી તરીકે માળખાકીય સિરામિક્સનો ઉપયોગ થાય છે. મુખ્યત્વે તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરો. વધેલી તાકાત, કઠિનતા, કઠિનતા, મોડ્યુલસ, વસ્ત્રો પ્રતિકાર, ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર (ઉચ્ચ તાપમાન શક્તિ, થર્મલ શોક પ્રતિકાર, એબ્લેશન પ્રતિકાર), વગેરે. ઉપરોક્ત ઉલ્લેખિત પરમાણુ રાસાયણિક રચના દ્વારા વર્ગીકૃત કરાયેલા ચાર સિરામિક્સમાંથી મોટાભાગના માળખાકીય સિરામિક્સ છે. જેમ કે AjZQ પથ્થર. 3N4 અને ZX શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવતા પ્રતિનિધિ માળખાકીય સિરામિક સામગ્રી છે.

(2) કાર્યાત્મક સિરામિક્સ. કાર્યાત્મક સિરામિક્સનો ઉપયોગ કાર્યાત્મક ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે કાર્યાત્મક સામગ્રી તરીકે થાય છે, મુખ્યત્વે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો જેમ કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ગુણધર્મો, થર્મલ ગુણધર્મો, ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો, જૈવિક ગુણધર્મો, વગેરેનો ઉપયોગ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે ફેરાઇટ. ફેરોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે તેમના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ગુણધર્મો માટે થાય છે. તેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટકો બનાવવા માટે થાય છે, ડાઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સનો ઉપયોગ કેપેસિટર બનાવવા માટે થાય છે, અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સનો ઉપયોગ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ અથવા પ્રેશર સેન્સર બનાવવા માટે થાય છે. સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સિરામિક્સનો ઉપયોગ તેમના આયન ટ્રાન્સફર ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિજન ડિટેક્ટર બનાવવા માટે થઈ શકે છે. બાયોસેરામિક્સનો ઉપયોગ કૃત્રિમ હાડકાં અને કૃત્રિમ દાંત બનાવવા માટે થાય છે. સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રી અને ઓપ્ટિકલ ફાઇબર્સ પણ કાર્યાત્મક સિરામિક્સની શ્રેણીમાં આવે છે.

ઉપરોક્ત વર્ગીકરણ પણ સાપેક્ષ છે. નિરપેક્ષ હોવાને બદલે, ક્યારેક માળખાકીય સિરામિક્સ અને કાર્યાત્મક સિરામિક્સ વચ્ચે કોઈ કડક સીમા હોતી નથી. કેટલીક સિરામિક સામગ્રી માટે, બંને હોય છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સ. જોકે તેને કાર્યાત્મક સિરામિક્સ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, તેની યાંત્રિક ગુણધર્મો માટે પણ ચોક્કસ આવશ્યકતાઓ છે, જેમ કે તાકાત, કઠિનતા, કઠિનતા અને સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ. સૌ પ્રથમ, તેમાં E બળનો સામનો કરતી વખતે નુકસાન અટકાવવા માટે પૂરતી શક્તિ હોવી જોઈએ, જેથી સામાન્ય પીઝોઇલેક્ટ્રિક લાક્ષણિકતાઓ પ્રાપ્ત કરી શકાય. વધુમાં, જેમ કે ઉચ્ચ-તાપમાન માળખાકીય સિરામિક્સ અથવા અવકાશયાન ગરમી-પ્રૂફ ભાગો માટે થર્મલ શોક-પ્રતિરોધક અને અગ્નિ-પ્રતિરોધક સિરામિક્સ, જો કે તે માળખાકીય સિરામિક્સની શ્રેણીમાં આવે છે. જો કે, થર્મલ વિસ્તરણ પ્રતિકાર ફક્ત તેની પોતાની તાકાત, કઠિનતા અને મોડ્યુલસ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવતો નથી, પરંતુ થર્મલ વાહકતા અને થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક પણ યાંત્રિક ગુણધર્મો જેવા જ છે, જેનો થર્મલ શોક પ્રતિકાર પર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પ્રભાવ પડે છે. કાટ પ્રતિકાર એ રાસાયણિક સિરામિક્સ (જેમ કે એસિડ-પ્રતિરોધક પંપ) નું એક મહત્વપૂર્ણ પ્રદર્શન છે, પરંતુ ઉદ્યોગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે તેમાં ચોક્કસ યાંત્રિક ગુણધર્મો હોવા જોઈએ. સુપરકન્ડક્ટિંગ મટિરિયલ્સમાંથી વાયર બનાવવા મુશ્કેલ છે કારણ કે તે ખૂબ જ ચરબીયુક્ત હોય છે. તેથી, તે હજુ સુધી વ્યવહારિક એપ્લિકેશનના તબક્કામાં પ્રવેશી શકતું નથી. સારાંશમાં, ભલે તે સ્ટ્રક્ચરલ સિરામિક્સ હોય કે ફંક્શનલ સિરામિક્સ, યાંત્રિક ગુણધર્મો સિરામિક મટિરિયલ્સના સૌથી મૂળભૂત ગુણધર્મો છે. તે ફક્ત એટલું જ છે કે વિવિધ ઉપયોગો માટે યાંત્રિક ગુણધર્મો માટે અલગ અલગ આવશ્યકતાઓ હોય છે.

આ પ્રકરણ મુખ્યત્વે માળખાકીય સિરામિક્સની ચર્ચા કરે છે.

સિરામિક્સના ફાયદા

1. સિરામિક સામગ્રીની કામગીરી લાક્ષણિકતાઓ

જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ, ધાતુ પદાર્થો (શુદ્ધ સોનું અથવા મિશ્રધાતુ) ના રાસાયણિક બંધનો મોટાભાગે ધાતુઓ હોય છે. તે ધાતુના હકારાત્મક અણુઓ અને તેમને ભરતા ઇલેક્ટ્રોન વાદળોથી બનેલા હોય છે. ધાતુ બંધનોમાં કોઈ દિશાત્મકતા હોતી નથી. તેથી, ધાતુમાં સારા પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ ગુણધર્મો હોય છે. બિન-ધાતુ સંયોજનોને અવગણતા સિરામિક્સ માટે, તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મો આરોગ્ય અને સહસંયોજક બંધનો કરતાં વધુ હોય છે. આ રસાયણશાસ્ત્રમાં મજબૂત દિશાત્મકતા અને ઉચ્ચ બંધનકર્તા ઊર્જા હોય છે. તેથી, સિરામિક સામગ્રી માટે પ્લાસ્ટિક વિકૃતિમાંથી પસાર થવું મુશ્કેલ છે. ઉચ્ચ બરડપણું અને મજબૂત તિરાડ સંવેદનશીલતા. આ સિરામિક સામગ્રીની એચિલીસ હીલ છે. પરંતુ આ રાસાયણિક બંધન પ્રકારને કારણે જ માળખાકીય સિરામિક્સમાં વિશિષ્ટ ગુણધર્મોની શ્રેણી હોય છે જે ધાતુ સામગ્રી કરતાં શ્રેષ્ઠ હોય છે.

①ઉચ્ચ કઠિનતા તેના ઉત્તમ વસ્ત્રો પ્રતિકારને નિર્ધારિત કરે છે;

②ઉચ્ચ જ્યોત બિંદુ. તેમાં ઉત્કૃષ્ટ ગરમી પ્રતિકાર છે તે નક્કી કર્યું;

③ઉચ્ચ રાસાયણિક સ્થિરતા. તે નક્કી કરે છે કે તેમાં સારો કાટ પ્રતિકાર છે.

જોકે સિરામિક સામગ્રીના આવા ઉત્તમ ફાયદા છે. જોકે, તેનો ઘાતક ગેરલાભ - બરડપણું - તેના પ્રદર્શન અને વ્યવહારિક ઉપયોગોને મર્યાદિત કરે છે. તેથી, સિરામિક સામગ્રી સંશોધનના ક્ષેત્રમાં સિરામિક્સનું કડકકરણ એક મુખ્ય વિષય બની ગયો છે જે વિશ્વભરનું ધ્યાન આકર્ષિત કરે છે (વિગતો માટે સિરામિક્સનું કડકકરણ વિભાગ જુઓ).

2. આધુનિક (અદ્યતન) સિરામિક્સ અને પરંપરાગત સિરામિક્સ વચ્ચે સરખામણી

પરંપરાગત સિરામિક્સની તુલનામાં આધુનિક સિરામિક્સ. કાચા માલની રચના, તૈયારી પ્રક્રિયા, સંગઠનાત્મક માળખું અને કામગીરીમાં નોંધપાત્ર તફાવત છે.

પરંપરાગત સિરામિક્સ અને આધુનિક સિરામિક્સ વચ્ચેનો વિરોધાભાસ