Überraschende Fakten über Keramik, die Sie nicht wussten

Beschreibung

Keramik ist allgegenwärtig - von Haushaltskeramik bis hin zu fortschrittlichen Komponenten für die Luft- und Raumfahrt. Während die meisten Menschen Keramik mit zerbrechlichem Geschirr oder Fliesen assoziieren, haben diese Materialien unglaubliche Eigenschaften, die weit über das hinausgehen, was Sie vielleicht erwarten. Hier sind einige überraschende Fakten über Keramik, die Ihre Sichtweise verändern werden.

1. keramik kann extremen Temperaturen standhalten

Einige Keramiken können Temperaturen von mehr als 2.000 °C (3.600 °F) aushalten, ohne zu schmelzen, was sie für Raumfahrzeuge, Düsentriebwerke und Industrieöfen unverzichtbar macht.

2. sie sind härter als Stahl

Bestimmte Keramiken wie Siliziumkarbidund Borkarbid gehören zu den härtesten Materialien auf der Erde - sie sind härter als Stahl und liegen in ihrer Zähigkeit nur knapp hinter Diamanten.

3 Keramik wird in kugelsicheren Panzern verwendet

Hochentwickelte keramische Platten aus Aluminiumoxid und Borkarbid sind leicht und dennoch stark genug, um Kugeln aufzuhalten, was sie zu einem wichtigen Bestandteil von Schutzwesten macht.

4) Sie spielen eine Rolle in medizinischen Implantaten

Keramische Materialien wie Zirkoniumdioxid und Hydroxylapatit werden aufgrund ihrer Biokompatibilität und Haltbarkeit für Zahnkronen, Hüftprothesen und Knochentransplantate verwendet.

5. einige Keramiken sind durchsichtig

Spezielle Keramiken wie Aluminiumoxynitrid (ALON) sind transparent und stärker als Glas und werden für gepanzerte Fenster und Hightech-Optiken verwendet.

6. keramik wird in der elektronik verwendet

Ihr Smartphone, Ihr Laptop und Ihr Fernseher enthalten alle keramische Komponenten, darunter Kondensatoren, Halbleiter und Isolatoren, da Keramik einen hervorragenden elektrischen Widerstand aufweist.

7 Sie war eines der ersten von Menschen hergestellten Materialien

Die Menschen stellen seit über 10.000 Jahren Keramik her, wobei die alten Zivilisationen sie für Töpferwaren, Werkzeuge und frühe Formen von Schreibtafeln verwendeten.

8: Keramik kann härter sein, als man denkt

Während herkömmliche Keramiken wie Töpferwaren spröde sind, kann technische Keramik so gestaltet werden, dass sie stoßfest ist, was sie in der Luft- und Raumfahrt und bei militärischen Anwendungen nützlich macht.

9. sie helfen, die Umweltverschmutzung zu reduzieren

Keramische Filterwerden in Luft- und Wasserreinigungssystemen sowie in Katalysatoren eingesetzt, die die Emissionen von Fahrzeugen reduzieren.

10. einige Keramiken können sich selbst heilen

Wissenschaftler entwickeln selbstheilende Keramiken, die kleine Risse im Laufe der Zeit reparieren können, was sie für Flugzeuge und andere stark beanspruchte Anwendungen nützlich macht. Weitere Informationen finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).

Hochleistungskeramik: Tonerde, Zirkoniumdioxid und mehr

-Aluminiumoxid (Al₂O₃)

Tonerde oder Aluminiumoxid ist eine weit verbreitete Hochleistungskeramik, die für ihre Härte, Verschleißfestigkeit und hervorragende elektrische Isolierung bekannt ist. Es hält hohen Temperaturen stand und ist daher ideal für Ofenkomponenten und feuerfeste Materialien. In der Elektronik dient Aluminiumoxid aufgrund seiner thermischen Stabilität als Substrat für integrierte Schaltkreise. In der Medizin ist es aufgrund seiner Biokompatibilität für zahnmedizinische und orthopädische Implantate unerlässlich.

-Zirkoniumdioxid (ZrO₂)

Zirkoniumdioxid, oft als "keramischer Stahl" bezeichnet, wird wegen seiner außergewöhnlichen Zähigkeit und Rissbeständigkeit geschätzt. Es wird für Strukturkeramik, Zahnkronen und Hüftprothesen verwendet und hält wiederholten Belastungen stand, ohne zu brechen. Seine ästhetischen Eigenschaften machen es ideal für Zahnersatz, während seine Wärmeisolierung Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie zugute kommt.

--Bornitrid (BN)

Bornitrid, auch bekannt als "weißer Graphit", verbindet eine hohe Wärmeleitfähigkeit mit elektrischer Isolierung, was es für die Elektronik und das Wärmemanagement unverzichtbar macht. Es ist bis zu 1000 °C oxidationsbeständig und dient als Schmiermittel und Formentrennmittel in Hochtemperaturprozessen wie der Metallurgie und Glasherstellung.

--Borcarbid (B₄C)

Borkarbid ist eines der härtesten bekannten Materialien und wird für Panzerungen, kugelsichere Westen und Fahrzeugschutzpanzerungen verwendet. Sein geringes Gewicht und seine überragende Härte machen es außerdem zu einem unverzichtbaren Werkstoff für Strahlmittel, Schneidwerkzeuge und verschleißfeste Industriekomponenten.

Häufig gestellte Fragen

Warum eignen sich Keramiken für medizinische Implantate?

Keramiken wie Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid sind biokompatibel, chemisch stabil und widerstehen Verschleiß und Korrosion, was sie ideal für Implantate macht.

Sind Keramiken immer spröde?

Herkömmliche Keramiken sind spröde, aber moderne Keramiken wie Zirkoniumdioxid sind auf Zähigkeit ausgelegt, was die Sprödigkeit deutlich verringert.

Wie unterscheidet sich Bornitrid von Graphit?

Im Gegensatz zu Graphit ist Bornitrid ein hervorragender elektrischer Isolator, besitzt aber dennoch ähnliche Schmiereigenschaften und Wärmeleitfähigkeit.

Warum wird Borcarbid für Panzerungen verwendet?

Borcarbid weist eine außergewöhnliche Härte und ballistische Widerstandsfähigkeit auf, absorbiert und zerstreut Aufprallenergie und bietet so einen hervorragenden Schutz.

Können Keramiken Strom leiten?

Die meisten Keramiken sind elektrische Isolatoren. Bestimmte Spezialkeramiken, wie z. B. leitfähige Oxide, können jedoch tatsächlich Elektrizität effektiv leiten.