۲۴ خرداد ۱۴۰۰

پیشگامان توسعه
مواد سام,مواد سام,مواد سام

سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد و جنس دسته بندی می شوند . سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد به انواع مختلفی از جمله می توان به سرامیکهای مغناطیسی ، نوری ، هسته ای و ... تقسیم می شوند.

سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد

سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد و جنس دسته بندی می شوند . سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند که به طور مثال می توان به سرامیکهای مغناطیسی ، نوری ، هسته ای و … اشاره کرد .

سرامیکهای مهندسی بر اساس جنس نیز به دو گروه کلی سرامیکهای اکسیدی (Pure oxide ceramics) و سرامیکهای غیر اکسیدی (Non-oxidized ceramics) دسته بندی می شوند.

تقسیم بندی سرامیکها از نظر کاربرد

سرامیکها از نظر کاربرد به دو گروه زیر تقسیم‌ می‌شوند:

  • سرامیکهای سنتی (سیلیکاتی)   (Traditional Ceramics or silicate ceramics)
  • سرامیک‌های مهندسی (مدرن، نوین، پیشرفته)  (New Ceramics)

تقسیم بندی سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد

سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد به انواع زیر تقسیم می شود:

  • مغناطیسی
  • نوری
  • الکتریکی
  • حرارتی
  • مکانیکی
  • شیمیایی
  • بیوزیست
  • هسته ای

در این قسمت به اشاره مختصری از هر یک از این سرامیکها پرداخته می شود. در صفحات مربوط به هر یک از سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد به توضیح کامل این موارد پرداخته خواهد شد.

سرامیکهای مناسب برای کاربرد مغناطیسی

هایپر ترمیای (گرما درمانی با نانو ذرات مغناطیسی)

نانو ذرات مغناطیسی تحت تابش میدان مغناطیسی متناوب و تحت فرایندی به نام جابجا شدن مغناطیسی تولید حرارت می کنند. این گرما در تکنینک ها و کاربردهای گسترده تشخیصی و درمانی مورد استفاده قرار می گیرد.

گرما درمانی (هایپر ترمیای) مغناطیسی برای درمان تومور به تولید حرارت به وسیله نانو ذرات مغناطیسی از طریق اعمال میدان مغناطیسی متناوب خارجی با فرکانس RF گقته می شود.

سرامیک های مغناطیسی (Magnetic ceramics) با تنوع ای از ترکیبات و کاربردها توسعه یافته اند. آنها بر اساس واحدهای حافظه مغناطیسی در کامپیوترهای بزرگ تشکیل شده اند. خواص الکتریکی منحصر به فرد این نوع از سرامیک ها در کاربردهای الکترونیکی ماکروویو فرکانس بالا مفید هستند.

high-frequency microwave electronic applications

سرامیکهای مناسب برای کاربرد نوری

یکی از انواع سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد ، شیشه های کالکوژناید هستند.

شیشه های کالکوژناید شیشه ای است که حاوی یک یا چند عنصر کالکوژن (S, Se, Te) است که به صورت کوالانت به عناصری مثل (Ge, As, Si, Sb) متصل است.

آنها رفتار نیمه هادی ها را با باند گپ ۱ تا ۳ الکترون ولت و انتقال خوب بین ۳ تا ۵ میکرومتر را از خود نشان می دهند.

آنها نامزد بالقوه کاربردهای اپتیکی و فوتونیکی هستند. مانند حافظه های جایگزین، پوشش های ضد انعکاسی، لنزهای نوری مادون قرمز

سرامیکهای الکترواپتیک (Electrooptic ceramics)

سرامیک هایی مانند لیتیم نویوبات (lithiumniobate)(LiNbO۳)  و یا تیتانات زیرکونات سرب اصلاح شده با لانتانیم  (lanthanum-modified lead zirconate titanate) (PLZT) محیطی را برای انتقال الکتریکی که می تواند به انتقال نوری تبدیل شود، فراهم می کنند.

سرامیک های مناسب برای کاربرد الکتریکی

یکی از انواع سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد ، ابر رساناهای دمای بالا سرامیکی هستند.

ابر رسانایی پدیده ای است که در دماهای بسیار پایین برای برخی از مواد رخ می دهد. در حالت ابر رسانایی مقاومت الکتریکی ماده دقیقا صفر می شود و ماده خاصیت دیامغناطیس کامل پیدا می کند. به عبارتی دیگر رسانایی الکتریکی فوق هادی ها در عمل بی نهایت زیاد می باشد.

امروزه ابر رساناهای سرامیکی ساخته شده اند تا بیش از ۲۰۰ کلوین (منفی ۶۰ درجه سانتیگراد) از خود خاصیت ابر رسانایی نشان می دهند.

گروه های مختلفی در جهان به دنبال این هستند که ماده ای کشف کنند که بتواند در دمای معمولی (۳۰۰ کلوین) از خود خاصیت ابر رسانایی نشان دهد.

سرامیک های مناسب برای کاربرد حرارتی

یکی از انواع سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد ، پوشش های سد حرارتی (TBC) هستند.

مواد پیشرفته ای هستند که معمولا در سطوح فلزی مورد استفاده قرار می گیرند. مانند توربین گاز یا موتور هواپیما که در دماهای بالا به کار می روند.

این پوشش ها با ضخامت ۲ میکرومتر تا ۲ میلی متر به منظور محافظت اجزاء در برابر بارگذاری های حرارتی بلند مدت با به کار گیری عایق حرارتی استفاده می شوند. این پوشش ها می توانند اختلاف دمای بین آلیاژ بارگذاری شده و سطح پوشش را تحمل کنند.

پوشش های سرامیکی معمولا از ایتریم و زیرکونیم پایدار و ایتریم آلومینیوم گارنت (YAG) تشکیل می شوند.

سرامیکهای مناسب برای کاربرد مکانیکی

زره های نظامی

امروزه مواد سرامیکی کامپوزیتی تا حد زیادی به جای فولاد به عنوان زره غیر ساختاری در پوشش های مدرن به کار گرفته می شوند.

مزیت عمده ای که سرامیک ها دارند این است که نسبت به فلزها به طور قابل توجه ای وزن پایین تری دارند و فضای کمتری اشغال می کنند که این باعث صرفه جویی در وزن به مقدار بیش از ۵۰ درصد است.

امروزه بیشتر مواد سرامیکی برای حفاظت بالستیکی (حفاظت در برابر پرتابه ها مانند گلوله ها و …) آلومینا و سیلیکون کاربید هستند.

سرامیک های مناسب برای کاربرد شیمیایی

یکی از انواع سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد ، پوشش های نوین دریایی سرامیکی هستند.

پوشش های نوین دریایی بر پایه نانو سرامیکها حفاظت بسیار خوبی در مقابل آب دریا و رسوبات ناشی از تجمع جلبک ها و صدف ها ایجاد می کند.

روش های تمیز کردن سطوح در تماس با آب دریا علاوه بر آسیب رساندن به سطح ضرر زیادی نیز به طبیعت وارد می کند. بنابراین استفاده از پوشش هایی که نیاز به تمیز کردن دوره ای سطوح را از بین ببرد هم بسیار مقرون به صرفه است و هم به حفظ طبیعت کمک می کند. به عنوان مثال نانو ذرات بر پایه اکسید گرافن به دلیل خواص منحصر به فرد مورد توجه محققان مختلف قرار گرفته است.

سرامیک های مناسب برای کاربرد بیوزیست

یکی از انواع سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد ، بیوسرامیک ها هستند.

سرامیک های زیستی یا سرامیک های زیست فعال از بیوسرامیک هایی هستند که در پزشکی به عنوان قطعات کاشتنی در بدن کاربرد دارند. مانند دریچه میترال قلب، مفاصل دست و پا و قطعاتی از سر، دندان و یا جهت ایجاد یک سطح بیوفعال روی ایمپلنت ها پوشش داده می شوند. برای مثال هیدروکسی آپاتیت برای تامین اتصال استخوان به ایمپلنت های فلزی (مانند تیتانیم) در کاربردهای ارتوپدی و دندانی بر روی آنها با تکنیک پلاسما پوشش داده می شوند.

سرامیکهای مناسب برای کاربرد هسته ای

یکی از انواع سرامیکهای مهندسی بر اساس کاربرد ، سوخت های هسته ای هستند.

سوخت های هسته ای (Nuclear fuels) بر پایه دی اکسید اورانیوم uranium dioxide (UO۲) و اکسید اورانیوم (UO) uranium oxide هستند. این ماده قابلیت منحصر به فردی جهت حفظ خواص خوب خود در بلند مدت به عنوان ماده سوخت در راکتورهای هسته ای آب سبک و سنگین دارد.

نقطه ذوب بالا، شکل پذیری مطلوب، پایداری حرارتی، ثبات تشعشعی و ترکیب شیمیایی مطلوب از عمده دلایل استفاده از دی اکسید اورانیوم به عنوان سوخت رآکتور است.