Что мы знаем о керамике?

Изготовленная из порошка оксида алюминия и обожженная при высокой температуре, глиноземная керамика отличается от белой керамики тем, что она может выдерживать температуру до 1700 градусов (3092 градусов по Фаренгейту) с хорошей устойчивостью к кислотам и щелочам. Вот почему тигли изготавливаются из оксида алюминия. Глинозем также используется в качестве изолятора, свечей зажигания и печатных плат. Однако одним из недостатков глиноземной керамики является то, что она имеет высокий коэффициент теплового расширения и склонна к растрескиванию при резком повышении или падении температуры. Керамика из глинозема твердая и легко царапает стекло.

Помимо оксида алюминия, в производстве керамики также используется диоксид циркония. А циркониевая керамика (ZrO₂) по многим параметрам превосходит глиноземную керамику. Плотность керамики ZrO₂ почти в два раза превышает плотность оксида алюминия. Это также намного сложнее с более длительным сроком службы. Из него часто делают керамические ножи, прочные и не требующие полировки. Мало того, его также используют для изготовления зубных пломбировочных материалов. Усилиями ученых людям также удалось сделать керамику еще более твердой. Они добавляют 5% оксида иттрия в сырье, что делает керамику более гладкой, жесткой и легкой для процесса закалки. Из этого вида сырья изготавливаются керамические шарики в специальном подшипнике. Его также можно использовать для полировки или шлифовки металлов или других материалов. Однако керамика ZrO₂ в три раза дороже глиноземной керамики, очень чувствительна к изменению температуры и имеет очень высокий коэффициент теплового расширения.

Постепенно люди успешно синтезировали боразон, соединение бора и азота. Чистый боразон представляет собой белый порошок и может выдерживать температуру до 2000 градусов (3632 градуса по Фаренгейту). Он очень легкий, всего в два раза тяжелее воды. Его можно нагревать до высокой температуры без признаков восторга. Его можно использовать для плазменно-дуговой сварки (PAW), а также в качестве защитного кожуха для вольфрамового сварочного электрода. Это также идеальный изоляционный материал. Боразон настолько гладкий, что жидкое стекло и плавленый металл не прилипают к нему. Однако он очень мягкий, его легко царапать.

Помимо азота, бор может образовывать соединения с углеродом. Один из видов керамики из карбида бора, который еще называют черным алмазом, является одним из самых твердых веществ. Керамика из карбида бора легко царапает стекло. Его порошок можно использовать для шлифовки и полировки других материалов. Бор может образовывать гексаборид лантана с драгоценным редкоземельным металлом лантаном. В отличие от другой керамики, она обладает хорошей электропроводностью. Его температура плавления составляет 2200 градусов (3992 градуса по Фаренгейту), он часто используется в качестве термоэмиссионного катода для многих устройств. Его также можно использовать в электронно-лучевой сварке или в катодном источнике электронного луча для электронного микроскопа. Он может служить этим целям, поскольку имеет наименьшую электронную рабочую функцию. Поскольку он очень легко теряет свой электрон, он имеет преимущества в электрическом потенциале. В ближайшем будущем он может заменить в реакторе тугоплавкие металлы молибден и вольфрам. На сегодняшний день очистка и формование гексаборида лантана еще недостаточно развиты. Гексаборид лантана получают электролизом из оксида лантана и буры. Затем его экстрагируют путем смешивания с графитовым катодом.

Еще один особый и дорогой керамический материал называется высокотемпературным сверхпроводником. Он состоит из нескольких различных оксидов металлов, и наиболее широко используемый материал называется YBa₂Cu₃O₇. Он может стать сверхпроводником при определенной низкой температуре и теряет все свое электрическое сопротивление. Температура очень низкая и может достигать -184 градусов. Когда его помещают рядом с неодимовым магнитом, это приводит к квантовому запиранию, также известному как квантовая левитация.