علم سرامیک

واژه ي پرسلان به محدوده ي وسيعي از محصولات سراميک گفته مي شود که دماي پخت بالايي دارند. علت پخت پرسلان ها در دماي بالا اين است که مي خواهيم ماهيت زجاجي ( شيشه اي ) در پرسلان پديد آيد. و همچنين خواصي چون پشت نمايي ( translucence ) و تخلخل کم را بدست آوريم.
از ميان همه ي محوصلات پرسلاني، محصولات آشناتر عبارتند از:
1) چيني آلات غذاخوري
2) پرسلان هاي تزئيني (شکل 1)
3) دندانهاي مصنوعي پرسلاني ( dental crowns )
4) عايق هاي الکتريکي ( electrical insulators )
5) چيني آلات بهداشتي

معمولاً پرسلان هاي سفيد و غير سفيد به دو صورت لعاب دار و بدون لعاب توليد مي شوند. هنگامي که بيسکويت (بدنه) در دماي بالايي پخته مي شود، و تخلخل آن به صفر مي رسد، ديگر نيازي به لعاب کاري نبوده و نوع بدون لعاب پرسلان ها توليد مي شود.

اگر چه واژه ي پرسلان و چيني معمولاً معادل تصور مي شود ولي اين دو واژه يکي نيستند. اين دو نوع سراميک در دو خاصيت يکسانند يکي آنکه هر دو حالت زجاجي (vitreous) دارند و تخلخل بسيار پاييني دارند و ديگري اينکه هر دو اين سراميک ها را مي توان با و يا بدون لعاب توليد و استفاده کرد. به هر حال چيني يک پرسلان است که جزء پرسلان هاي نرم طبقه بندي مي گردد. اين پرسلان داراي بدنه اي نازک مي باشد و نرم است به صورتي که به راحتي آن را مي توان با يک سوهان بريد. در حالي که پرسلان ها را اينگونه نمي توان بريد. اين امر به خاطر اين است که پرسلان هاي واقعي در دماي بالاتري نسبت به چيني ها پخت مي شوند. در واقع پرسلان هاي واقعي در دماي 1454 درجه سلسيوس پخت مي شوند، در حالي که چيني ها در دماي 1204 درجه سلسيوس. همانگونه که گفتيم پرسلان ها سخت تر هستند از اين رو پرسلان ها را در کاربردهاي صنعتي و پزشکي استفاده مي کنند در حالي که کاربرد چيني آلات تنها در بخش هاي خانگي و استفاده هاي تزئيني است. علاوه بر اين، در حالي که پرسلان ها همواره داراي پشت نمايي (translucent) هستند. ولي ظروف چيني غيرشفاف (opaque) هستند.

تاريخچه

امروزه ما حضور چيني آلات را در بسياري از جاها احساس مي کنيم اين بدنه هاي سراميکي که طنين خاصي در هنگام ضربه زدن به آنها ايجاد مي شود، در همه ي جاهاي زندگي روزمره ديده مي شوند. در وسايل غذاخوري (table wares)،؛ لوله هاي فاضلاب و حتي کاشي هاي سفينه فضايي، پرسلان ها وجود دارد. با گذشت زمان اين مسئله فراموش شده است که براي روزگاري دراز، پرسلان يک ماده ي کمياب بوده است. و وسايل پرسلاني به عنوان يک گنجينه تلقي مي شده است. در آن زمان پرسلان تنها در کشورهاي آسيايي توليد مي شد.
توسعه ي پرسلان در کشور چين در سال 600 ميلادي اتفاق اتفاد. اين شاهکار حرفه اي، نتيجه اي از ترکيب قابليت پخت کوره ها در دماي بالا (1250 تا 1400 درجه سلسيوس) با کشف خاک کائولن (نوعي ماده ي رسي) و سنگ پرسلاني (porcelain stone) بود. در قرن سيزدهم با مخلوط شدن سنگ و خاک رس، دوام قطعات پرسلاني توليدي و نرمي آنها بيشتر شد. و با اين مسئله توليد پرسلان به مرحله اي بالاتر صعود کرد. کِندي (kendi) يا رگ آبي (water vessel) يکي از پرسلان هاي اوليه است که در سونگ جنوبي وجود دارد و جزء پرسلان هاي سلسله ي کوئينگ باي (dynasty qingbai) بوده است. اين پرسلان از سنگ چيني و رس ساخته شده است.
با يک نوآوري در جينگزن (jingdenzhen) و توليد مخلوطي از کائولن با سنگ پرسلاني به همراه کوارتز و ميکا، قطعات سراميکي پديد آمد، که يک پرسلان واقعي توليد کرد و بواسطه ي همين امر جينگزن را به پايتخت پرسلان دنيا تبديل کرد. محصولات توليد شده در جينگزن خواصي چون سختي (hardness)، نفوذ ناپذيري (impermeability)، سفيدي (whiteness)، پشت نمايي (translu cence) و زيبايي لعاب را با هم دارند. پرسلان هاي توليدي در کشور چين داراي نقش کليدي در جهان است. زيرا اين کشور توليد کننده ي عمده ي اين محصولات در جهان است. و به همين خاطر مي تواند بر کيفيت اين محصول تأثير داشته باشد.
پرسلان نيز مانند ابريشم و ادويه جات داراي داستاني پيچيده است. اين ماده بايد مسير طولاني جاده ي ابريشم را مي پيمود تا به اروپا برسد. پرسلان مانند يک گنجينه مورد احترام بود و به عنوان يک هديه ي گران بها براي ملکه تلقي مي شد. بسياري در آن زمان معتقد بودند که پرسلان جسمي جادويي است. البته اين اعتقاد نيز وجود داشته که اگر پرسلان در معرض سَم قرار گيرد رنگ خود را از دست مي دهد و مي شکند. هنگامي که در سال 1499 واسکوداگاما (Vascoda Gama) يک سياح پرتقالي از سفر خود بازگشت نمونه هايي از پرسلان با خود به همراه داشت در واقع او در سفر خود يک راه آبي جديد کشف کرده بود که موجب بيشتر شدن رونق تجارت مي شد. تجارت دريايي يک تجارت ايمن بود و مشکلات و خطرات سفرهاي زميني را نداشت. (پرسلان يک جسم شکننده است و حمل آن با وسايل حمل و نقل زميني در گذشته مشکل بود). با گسترش راه هاي دريايي و پيشرفت تکنولوژي دريانوردي در قرن 17 اُم کشتي هاي جديد توانستند مقدار بيشتري پرسلن را به اروپا برسانند.
پرسلان هاي لعاب دار درخشان در ابتداي قرن 17 اُم بوسيله ي ژاپن توليد شد و پس از آن اجسام پرسلاني آبي، سفيد و توليدات شب نما بوسيله ي کشور چين وارد بازار شد. اين مسائل باعث شد تا تاجرهاي اروپايي علاقه مند به واردات اين محصولات بشوند. در خانه ي اشراف و تاجران پرسلان اتاقي بود که از کف تا سقف آن پر بود از پرسلان هاي زيبا و اين مسئله در بين بسياري از اشراف مرسوم شده بود. بشقاب هاي پرسلاني آبي ـ سفيد با نقوش اژدهاي خشمگين يکي از پرسلان هايي بود که در اين اتاق ها يافت مي شود. به اتاق هاي مخصوص پرسلان، اتاق پرسلان گفته مي شد.
اتاق پرسلان به حدي مورد توجه قرار گرفت که گروهي از پادشاهان مانند آگوستوس استرونگ (Augustus the Strong) منتخب نژاد ساکسون ها و پادشاه لهستاني کاخ خود را با پرسلان تزئين کرد. اين پادشاه لهستاني کلکسيوني از پرسلان داشت که بيش از 20/000 قطعه پرسلان از کشورهاي چين و ژاپن در آن قرار داشت. به خاطر مسائل اقتصادي و سياسي ورود پرسلان ها از چين و ژاپن، اروپايي ها بر آن شدند که بودجه ي تحقيقاتي براي توليد داخلي پرسلان تصويب کنند. با همکاري گروهي از محققين مانند Ehrenfried walther و Johann Friedrich Bottger يک فرمول براي توليد پرسلان در اروپا ابداع شد. اين پرسلان ابتدايي که از مرمر سفيد ساخته مي شد. امروزه با نام Bottger porcelain معروفند. سرانجام، فرمولاسيون پرسلان واقعي پيدا شد اين فرمولاسيون امروزه نيز استفاده مي شود و پرسلان هاي ساخته شده از آن به نام پرسلان هاي سخت (hard-paste porcelain) معروفند. اين پرسلان ها مخلوطي از کائولن و يک سنگ پرسلاني فلدسپاتيک هستند. در دهه ي دوم قرن 18 اُم، هزار سال پس از آنکه پرسلان ها اولين بدنه ي پرسلاني سفيد، نازک و ترانسپارنت را ساختند، اروپايي ها اولين کارخانه ي توليد پرسلان هاي واقعي را در ميسن آلمان (Meisen - Germany) افتتاح کردند. پرسلان توليد توسط اين کارخانه به طلاي سفيد (white gold) معروف است.
عصر پرسلان در اروپا در قرن هجدهم با ديدار پادشاهان، ملکه ها و نمايندگان از کارخانه ي توليد پرسلان در آلمان شروع شد. که حس وطن خواهي، موجب افزايش تقاضاي خريد از اين کارخانه را به همراه داشت. اگرچه اگوستوس استرانگ با اعمال تدابيري توانست راز ساختن پرسلان را مدتي مخفي کند. ولي با ازدواج دختر بزرگ آگوستوس با پادشاه ناپولي (بخشي از ايتالياي کنوني) يک کارخانه ي توليد پرسلان در سال 1743 در ناپولي ساخته شد که بعدها صنعت پرسلان در کل اروپا گسترش يافت. اين گسترش به حدي است که امروزه روش هاي توليد علمي پرسلان بر طبق روش هاي اروپايي تعريف مي گردد.

انواع پرسلان ها

1) پرسلان هاي سخت (hard-paste porcelain)

اين پرسلان ها محصول کارخانه ي ميسن (Meissen Factory) بودند. در واقع کارخانه ي ميسن در ابتداي قرن 18 اُم از اين پرسلان ها توليد مي کرد. اين پرسلان ها داراي فرمولاسيون زير هستند. در واقع در اين پرسلان ها از کائولن، کوارتز و سنگ مرمر سفيد استفاده مي شود. خمير توليدي از مواد اوليه در دماي حدود 1350 درجه ي سانتيگراد پخت مي شود و حاصل اين کار توليد پرسلاني است که سختي و استحکام بالايي دارد. بعدها ترکيب پرسلان هاي سخت توليدي در شرکت ميسن تغيير کرد و سنگ مرمر سفيد با فلدسپات جايگزين شد. فلدسپات هاي موادي گداز آورند و موجب کاهش دماي پخت مي شوند. از اين رو اين جايگزيني موجب کاهش دماي مورد نياز پخت مي شود. کائولن، فلوسپار، کوارتز (و يا ديگر فرم هاي سيليس) اجزاي اصلي اين پرسلان هاي سخت توليد در اروپا به شمار مي رود.

2) پرسلان هاي نرم (soft paste porcelain)

اطلاعات تاريخي مربوط به اين پرسلان ها به دوره اي باز مي گردد که کوزه گران اروپايي در پي پيداکردن راه کاري براي توليد پرسلاني شبيه به پرسلان هاي توليدي در شرق بودند.
آنها با مخلوط کردن و آسياب کردن خاک چيني (chinaclay)، شيشه يا خمير شيشه (Frit)، تالک و آهک موفق به توليد پرسلان نرم شدند. البته اين پرسلان امروزه داراي اجزاي ديگري نيز هست به خاطر نداشتن استحکام مناسب و دفرمه شدن قطعات پرسلاني توليد اين فرمولاسيون و همچنين تغيير شکل آنها در کوره، توليد پرسلان ها با اين فرمول صرفه ي اقتصادي نداشت.
فرمول پرسلانهاي نرم بعدها اصلاح شد و اين فرمول جديد بر پايه ي کائولن، کوارتز، فلوسپات، نفلين سيانين و ديگر سنگ هاي فلوسپاتيک پايه گذاري شد. اين فرمول از لحاظ مباحث فني فوق العاده بود و استفاده از آن رونق گرفت.

3) پرسلان هاي استخواني (Bone china porcelain)

اين پرسلان ابتدا در کشور انگلستان توليد شد. در واقع توليد اين پرسلان به خاطر مسائل رقابتي با پرسلان هاي وارداتي به کشور انگلستان بود ولي بعدها اين چيني به طور گسترده در تمام جهان توليد شد.
انگليسي ها با مخلوط کردن خاکستر استخوان حيوانات با خاک رس، فلوسپار و کوارتز پرسلان هاي استخواني را توليد کردند. اگرچه دماي پخت پرسلان هاي استخواني از دماي پخت پرسلان هاي واقعي کمتر است ولي خاکستر استخوان باعث مي شود اين پرسلان پشت نمايي خوبي داشته باشد. به دليل آنکه پرسلان هاي استخواني نسبت به پرسلان هاي واقعي آسان تر توليد مي شوند. و مقاومت آنها در مقابل لب پرشدن بيشتر است. و همچنين اين پرسلان ها محکم ترند، اين نوع پرسلان متداولترين نوع پرسلان مصرفي در ايالات متحده ي آمريکا و انگليس است. البته مصرف کنندگان اروپايي بيشتر علاقه مند به استفاده از پرسلان هاي واقعي اند.

مواد خام

مواد اوليه اصلي براي تهيه ي پرسلان ها خاک هاي رسي، فلدسپار يا فلينت و سيليس هستند. همه ي اين اجزا در ابعاد بسيار ريز هستند. براي توليد انواع مختلف پرسلان، استاد کاران اين رشته مواد خام را با هم مخلوط مي کنند تا خواص متنوعي بدست آورند. در واقع خواص حاصله به دو نوع تقسيم مي شود. يکي خواصي که موجب بدست آمدن يک بيسکويت (بدنه خام) مناسب شود و ديگري خواصي که باعث بدست آمدن يک بدنه ي مناسب پس از پخت مي شود.
اگر چه ترکيب خاک هاي رسي با توجه به مکان استخراجشان متنوع است، براي توليد پرسلان، مواد اوليه ي خام مانند خاک رس، فلدسپار و سيليس ابتدا خردايش مي يابند. آسياب ها و سنگ شکن هاي مورد استفاده در اين صنعت عبارتند از:
1) سنگ شکن هاي فکي (Jaw crushers)
2) آسياب هاي چکشي (hammer mills)
3) آسياب هاي گلوله اي (ball mills)
پس از آنکه مواد خردايش و اندازه ي دانه هاي آنها به يک سايز مشخص رسيد، مخلوط مواد اوليه به يکي از چهار فرآيند شکل دهي زير فرستاده مي شود:
1) شکل دهي پلاستيک نرم (Soft plastic forming)
2) شکل دهي پلاستيک سخت (Stiff plastic forming)
3) شکل دهي بوسيله ي پرس (Pressing)
4) ريخته گري دوغابي (Casting)
انتخاب روش شکل دهي به نوع محصول توليد بستگي دارد. پس از شکل دهي، قطعه وارد مرحله ي پخت بيسکويت مي شود. در مرحله ي پخت بيسکويت قطعه زينترينگ کامل نمي شود تنها به حالتي در مي آيد که بتوان بر روي آن لعاب اعمال کنيم. پرسلان ها ترکيبي از شيشه ي با تخلخل پايين و خاک رس هستند. در واقع اين ترکيب اين خاصيت را ايجاد مي کند که پرسلان بتواند در شرايط پخت دفرمه نشود. همچنين استفاده از رس اين فايده را دارد که شکل دهي نمونه آسان مي شود. خاک هاي رسي اصلي که براي توليد پرسلان استفاده مي شوند عبارتند از خاک چيني و بال کِلي. اين خاک ها اکثراً از کائولينيت) يک آلومينوسيليکات هيدراته) تشکيل شده اند.
فلدسپار و فيلينت مورد استفاده در بدنه ها و مخلوط هاي پرسلاني به عنوان فلاکس عمل مي کنند. (فلدسپار يک مينرال است که عمدتاً از آلومينوسيليکات درست شده است) (فلينت يک نوع کوارتز است که بسيار سخت است). فلاکس ها باعث کاهش دماي تشکيل فاز شيشه اي مايع مي شوند. در واقع فلاکس ها دماي ذوب فاز شيشه اي را به بين 1000 تا 1300 درجه سلسيوس کاهش داده و باعث مي شوند تا فاز شيشه اي مايع تشکيل گردد و دانه هاي جامد بدنه را به يکديگر بچسباند.
سيليس ترکيبي از اکسيژن و سيلسيم است. اکسيژن و سيليس دو عنصر فراوان پوسته ي زمين محسوب مي شوند. شيشه (سيليس) به حالت هاي مختلف در طبيعت يافت مي شود. مثلاً کوارتز نوعي سيليس است که داراي ساختار کريستالي است. سيليس آمورف که حالتي اپک دارد در عرف با نام شيشه شناخته مي شود. حالت ناخالص سيليس سنگ ريزه هاي ماسه اي است که در سطح زمين پراکنده اند. سيليکا (سيليس) معمولي ترين پر کننده اي است که در بدنه هاي سراميک از آن استفاده مي شود. اين ماده باعث ايجاد سهولت در شکل دهي و پخت قطعه مي گردد. و همچنين خواص قطعه ي توليدي را نيز بهبود مي دهد.
پرسلان ها همچنين داراي مقادير آلومينا و تالک نيز مي باشند. آلومينا ترکيبي از اکسيژن و آلومينيوم است.

روش هاي توليد پرسلان ها

همانگونه که گفتيم اروپاييان کساني هستند که 1000 سال پس از چينيان اولين کارخانه ي توليد پرسلان ها را تأسيس کردند. در اين بخش قصد داريم به معرفي دو روش توليدي پرسلان بپردازيم. در واقع روش هاي مورد بحث ما دو نوع اند. که آنها عبارتند از :
1) روش توليد پرسلان ها به شيوه ي آلماني
2) روش توليد پرسلان هابه شيوه ي انگليسي
انتخاب نوع روش توليدي پرسلان به عوامل مختلفي بستگي دارد. و با توجه به عوامل زير تعيين مي گردد:
1) کيفيت مد نظر ما
2) کيفيت و خلوص مواد اوليه
3) آب مصرفي در فرآيند توليد
4) صرفه اقتصادي
5) و...

روش توليد پرسلان به شيوه ي آلماني

در اين روش سيليس و فلدسپار با ده درصد کائولن به داخل بال ميل ريخته مي شود و به طور کامل سايش مي يابد. روش سايش در اين روش به صورت ترساب مي باشد پس از خردايش کامل دوغاب تخليه مي شود. و باقيمانده ي کائولن مورد نياز نيز به دوغاب اضافه مي گردد. براي اينکه رشته هاي کائولن باز گردد، دوغاب در داخل هم زن هاي هشت وجهي هم زده مي شود. تعداد دور اين همزن ها 200 تا 300 دور بر دقيقه است. پس از حل شدن کامل کائولن در دوغاب مرحله ي گذر از الک شروع مي شود. در اين مرحله دوغاب از الک هاي مش 140 يا 170 عبور مي کنند تا ذرات با اندازه ي درشت جداسازي گردد.
علاوه بر سيستم الک از سيستم فيلتر مغناطيسي نيز براي جداسازي آهن فلزي از دوغاب استفاده مي شود. دوغاب گذشته از سيستم الک و فيلتر مغناطيسي به داخل مخازن ذخيره سازي فرستاده مي شوند. اين مخازن مجهز به سيستم همزن با دور بسيار پايين (در حدود 12 دور بر دقيقه) هستند. علت استفاده از اين همزن ها جلوگيري از رسوب کردن دوغاب است. دوغاب حاصله در مرحله ي بعد به داخل فيلتر پرس فرستاده مي شود در فيلترپرس آب دوغاب گرفته مي شود حاصل اين کار توليد شدن يک گل نسبتاً فشرده است که به نام گل فيلترپرس معروف است.

بعد از عمليات فيلترپرس عمليات اکستروژن مي باشد در اين عمليات گل فيلترپرس در دستگاه اکسترودر وارد مي شود. اين دستگاه که شبيه به دستگاه چرخ گوشت است، گل را به صورت استوانه هايي متراکم در مي آورد. علت استفاده از اکسترودر عبارت است از:
1) اين عمل باعث ورز دادن گل مي شود که هر چه گل بيشتر ورز داده شود، پلاستيته اش بيشتر مي شود.
2) خروج حباب هاي هواي باقي مانده در گل
3) از بين رفتن تنش هاي بوجود آمده در گل (شکل 1 و 2)

 

گل بوجود آمده پس از عبور از دستگاه اکسترودر به صورت استوانه اي است که اين گل هموژن به دو صورت مصرف مي شود. که اين دو روش عبارتند از:
1) شکل دهي پلاستيک
2) ريخته گري دوغابي
در روش شکل دهي پلاستيک قطعات بزرگ استوانه اي به قطعات کوچکتر بريده مي شوند و در دستگاه جيگرنيگ و جولي شکل دهي مي شوند. براي مثال اکثر ظروف چيني مانند بشقاب و کاسه به اين روش توليد مي شوند.
در روش ريخته گري دوغابي گل بدست آمده در مرحله ي قبل بوسيله ي هم زن هاي بسيار قوي به صورت دوغاب درمي آيد. پس از تنظيم خواص اساسي دوغاب بدست آمده مانند ويسکوزيته، دانسيته و... دوغاب به بخش ريخته گري دوغابي فرستاده مي شود.
پس از شکل گيري، نمونه ها به داخل بخش پخت مقدماتي بيسکويت مي روند لعاب مي خورد و پخت کامل مي شود. البته اين شماتيک کلي است و برخي از بخش ها بيان نشده است. مثلاً بخش هاي روتوش و مونتاژ به خاطر مشترک بودن در دو روش بيان نشده است.

روش توليد پرسلان به شيوه ي انگليسي

تفاوت عمده اين روش با روش آلماني اين است که دوغاب در همان ابتدا ساخته مي شود و فرآيند هم زدن همان ابتدا صورت مي گيرد و مرحله ي فيلترپرس نيز حذف شده است.
در واقع در اين روش فلدسپار و سيليس به همراه ده درصد کائولن، روانساز و آب به داخل با اميل شارژ مي شود. و پس از سايش مناسب، کائولن باقيمانده به دوغاب اضافه مي شود. در اين روش نيز از همزن هاي سرعت بالا استفاده مي شود تا کائولن به آساني باز شود. پس از عبور دوغاب از سيستم الک و فيلتر مغناطيسي، دوغاب به بخش مخزن انتقال داده مي شود اين مخزن نيز به سيستم همزن با دور پايين مجهز است. دوغاب ذخيره شده بررسي مي گردد و خصوصياتش تعيين مي گردد و به بخش ريخته گري دوغابي منتقل مي گردد. در روش انگليسي شکل دهي فقط از طريق ريخته گري دوغابي صورت مي گيرد. و شکل دهي پلاستيک (فيلترپرس و اکسترودر) حذف مي گردد. مزيت اين روش هزينه ي کمتر است زيرا بخش هاي فيلترپرس و اکسترودر بخش هايي هزينه بر و وقت گيرند.
روش انگليسي زماني مطرح مي شود که مواد اوليه مورد استفاده مشکلي براي ساخت دوغاب پايدار ايجاد نکنند البته اين روش ضايعات زيادي دارد. که اين ضايعات را معمولاً بازيافت مي کنند. و تقريباً 20 درصد از دوغاب موجود در مخزن اصلي از دوغاب هاي بازيافتي از ضايعات است.

مسائل تأثيرگذار بر خواص دوغاب

توليد دوغاب يکي از مراحل مهم در ريخته گري دوغابي است. يک دوغاب نامناسب ممکن است پروسه ي توليد را مختل کند. از اين رو پس از توليد دوغاب بايد برخي از خواص آن بررسي و تنظيم گردد. مثلا ويسکوزيته و وزن ليتر دوغاب بايد معين باشد. ويسکوزيته ي مناسب براي مواد سراميکي معمولاً با زمان عبور تعريف مي شود اين زمان براي بدنه هاي چيني صد تا صدوبيست ثانيه و براي چيني آلات بهداشتي 90 ثانيه مي باشد.

روش هاي اندازه گيري ويسکوزيته:

1) ويسکوزيمتر ريزشي
در اين روش زمان ريزش دوغاب از يک ظرف محاسبه مي گردد. در اين ظرف دوغاب از سوراخ ته ظرف خارج مي گردد.
2) ويسکوزيمتر چرخشي
در اين روش مقدار مقاومت سيال در برابر حرکت چرخشي يک آونگ در داخل آن، محاسبه مي گردد. يکي ديگر از عوامل مؤثر در ريخته گري دوغابي وزن ليتر دوغاب است. در واقع وزن ليتر دوغاب نشان دهنده ي نسبت جامد به آب است. هر چه مقدار جامد نسبت به آب بيشتر باشد وزن ليتر دوغاب نيز بيشتر مي شود. وزن ليتر دوغاب در واقع وزن يک ليتر دوغاب است. وزن ليتر مطلوب براي چيني آلات بهداشتي 1800-1750 گرم بر ليتر و براي چيني آلات مظروف 1700-1650 گرم بر ليتر است.
بايد خواص دوغاب به گونه اي ثابت شود که دوغاب با داشتن وزن ليتر بالا داري ويسکوزيته ي پايين نيز باشد. که براي اين کار از مواد افزودني مانند پراکنده سازها و روانسازها استفاده مي کنيم.
تيکسوتروپي يکي ديگر از مسائلي است که در مورد دوغاب مطرح مي شود. تيکسوتروپي افزايش ويسکوزيته دوغاب با گذشت زمان است. در واقع دوغاب بايد زمان تيکس شدن مشخصي داشته باشد. اگر اين زمان کم باشد دوغاب بدون پر کردن زواياي قالب خود را مي گيرد. و شکل حاصله بدرستي تشکيل نمي شود.

عوامل مؤثر بر تيکسوتروپي

1) نوع ماده اي اوليه: برخي از مواد اوليه تيکسوتروپي را افزايش مي دهند. مثلاً بالکلي و نبتونيت.
2) نسبت آب به جامد: هر چه اين نسبت بيشتر باشد تيکسوتروپي زيادتر مي شود.
3) نسبت مواد پلاستيکي: هر چه ميزان مواد پلاستيک بيشتر باشد تيکسوپروپي بيشتر مي شود.
4) اندازه ذرات: هر چه اندازه ذرات ريزتر باشند تيکسوتروپي بيشتر است مثلاً بالکلي از کائولين ريزتر است لذا بالکلي تأثير بيشتري بر تيکسوتروپي دارد.

لعاب در پرسلان ها

همانگونه که گفته شد بدنه هاي پرسلاني به دو صورت مصرف مي شوند گروهي لعاب مي خورند و گروهي بدون اعمال لعاب مصرف مي شوند. بدنه هايي که لعاب مي خورند بايد يک ويژگي داشته باشند و آن اينست که قبل از لعاب خوردن در دماي حدود 900 درجه پخت بيسکويت شده باشند. اين پخت موجب عدم دفورمگي قطعه در حين لعاب زني مي گردد. و همچنين لعاب چسبندگي مناسبي با سطح قطعه پيدا مي کند. نکته ي ديگر در مورد لعاب زني اين است که قطعاتي که مي خواهيم لعاب بزنيم بايد داراي سطحي تميز باشند و بر روي آنها گرد و غبار تشکيل نشده باشد. در زير روش هاي مختلف اعمال لعاب را مي بينيد:
1) روش غوطه وري
در اين روش قطعه به داخل حمامي از لعاب فرو برده مي شود اين روش داراي دو حالت دستي و مکانيزه است.
2) روش آبشاري
در اين روش لعاب بر روي قطعه پاشيده مي شود
3) روش پاششي
در اين روش که بسيار شبيه به روش آبشاري است لعاب بر روي قطعه اسپري مي شود.
4) استفاده از قلم مو
اين روش براي چيني هاي تزئيني کاربرد دارد. در اين روش لعاب با قلم مو بر روي بدنه اعمال مي شود.

روتوش و مونتاژکاري در پرسلان ها

پرسلان ها معمولاً شکلي پيچيده دارند. قطعات پيچيده ي پرسلاني مخصوصاً چيني آلات را نمي توانيم به صورت يک پارچه توليد کنيم. از اين رو برخي از قطعات پيچيده ي چيني آلات نياز به مونتاژ کاري دارند. مونتاژکاري به چسباندن قطعات کوچکتر براي توليد يک قطعه ي پيچيده بزرگتر گفته مي شود. مثلاً دسته ي فنجان و يا دسته ي قوري را بايد ابتدا به صورت جداگانه توليد و سپس مونتاژ کنيم.
روتوش به تميزکردن سطح ظروف توليد و برداشتن ضايعات مضر گفته مي شود. در واقع در حين عمليات شکل دهي معمولاً ضايعاتي بر روي بدنه باقي مي ماند. که بايد آنها را در طي عمليات روتوش جداسازي نمود.
يکي ديگر از علل روتوش کاري برداشتن لايه ي گچ تشکيل شده بر روي بدنه هاست. به خاطر اينکه بدنه هاي توليدي در بخش شکل دهي بر روي قالب هاي گچي تشکيل مي شوند لذا ممکن است که لايه اي از گچ بر روي قطعات باقي مانده باشد. اين لايه ي گچ پس از پخت بيسکويت مشکلات زيادي براي بدنه به وجود مي آورد.
روتوش و مونتاژ کاري به عنوان يک بخش مهم در هر کاخانه ي توليد بدنه ي سراميک مطرح است. نکاتي که در مورد اين دو بخش بايد به آنها توجه شود عبارتند از:
1) زمان مناسب براي انجام اين کارها پس از فرآيند شکل دهي و رفتن نمونه ها به داخل خشک کن هاي اوليه است.
2) روتوش و مونتاژکاري بايد پس از نقطه ي لدرهارد قطعه انجام شود.
3) رطوبت قطعه بايد پيش از مرحله ي روتوش و مونتاژ کاري يکنواخت و هموژن بشود.
4) در بخش مونتاژکاري بايد قطعات مونتاژ شده رطوبت يکساني داشته باشند.
5) وجود هواي محبوس شده در بخش هاي مختلف مونتاژ شده موجب ايجاد ترک در قطعه مي شود.
6) بخش روتوش و مونتاژ کاري بخش بسيار مهمي است و مي تواند در کيفيت پرسلان توليدي اثري فوق العاده داشته باشد.
7) و...
منابع :
1- Guide to the Porclain Room/Seattle Art Museum
2- www.Madehow.com

واژه ي پرسلان به محدوده ي وسيعي از محصولات سراميک گفته مي شود که دماي پخت بالايي دارند. علت پخت پرسلان ها در دماي بالا اين است که مي خواهيم ماهيت زجاجي ( شيشه اي ) در پرسلان پديد آيد. و همچنين خواصي چون پشت نمايي ( translucence ) و تخلخل کم را بدست آوريم.
از ميان همه ي محوصلات پرسلاني، محصولات آشناتر عبارتند از:
1) چيني آلات غذاخوري
2) پرسلان هاي تزئيني (شکل 1)
3) دندانهاي مصنوعي پرسلاني ( dental crowns )
4) عايق هاي الکتريکي ( electrical insulators )
5) چيني آلات بهداشتي

معمولاً پرسلان هاي سفيد و غير سفيد به دو صورت لعاب دار و بدون لعاب توليد مي شوند. هنگامي که بيسکويت (بدنه) در دماي بالايي پخته مي شود، و تخلخل آن به صفر مي رسد، ديگر نيازي به لعاب کاري نبوده و نوع بدون لعاب پرسلان ها توليد مي شود.

اگر چه واژه ي پرسلان و چيني معمولاً معادل تصور مي شود ولي اين دو واژه يکي نيستند. اين دو نوع سراميک در دو خاصيت يکسانند يکي آنکه هر دو حالت زجاجي (vitreous) دارند و تخلخل بسيار پاييني دارند و ديگري اينکه هر دو اين سراميک ها را مي توان با و يا بدون لعاب توليد و استفاده کرد. به هر حال چيني يک پرسلان است که جزء پرسلان هاي نرم طبقه بندي مي گردد. اين پرسلان داراي بدنه اي نازک مي باشد و نرم است به صورتي که به راحتي آن را مي توان با يک سوهان بريد. در حالي که پرسلان ها را اينگونه نمي توان بريد. اين امر به خاطر اين است که پرسلان هاي واقعي در دماي بالاتري نسبت به چيني ها پخت مي شوند. در واقع پرسلان هاي واقعي در دماي 1454 درجه سلسيوس پخت مي شوند، در حالي که چيني ها در دماي 1204 درجه سلسيوس. همانگونه که گفتيم پرسلان ها سخت تر هستند از اين رو پرسلان ها را در کاربردهاي صنعتي و پزشکي استفاده مي کنند در حالي که کاربرد چيني آلات تنها در بخش هاي خانگي و استفاده هاي تزئيني است. علاوه بر اين، در حالي که پرسلان ها همواره داراي پشت نمايي (translucent) هستند. ولي ظروف چيني غيرشفاف (opaque) هستند.

تاريخچه

امروزه ما حضور چيني آلات را در بسياري از جاها احساس مي کنيم اين بدنه هاي سراميکي که طنين خاصي در هنگام ضربه زدن به آنها ايجاد مي شود، در همه ي جاهاي زندگي روزمره ديده مي شوند. در وسايل غذاخوري (table wares)،؛ لوله هاي فاضلاب و حتي کاشي هاي سفينه فضايي، پرسلان ها وجود دارد. با گذشت زمان اين مسئله فراموش شده است که براي روزگاري دراز، پرسلان يک ماده ي کمياب بوده است. و وسايل پرسلاني به عنوان يک گنجينه تلقي مي شده است. در آن زمان پرسلان تنها در کشورهاي آسيايي توليد مي شد.
توسعه ي پرسلان در کشور چين در سال 600 ميلادي اتفاق اتفاد. اين شاهکار حرفه اي، نتيجه اي از ترکيب قابليت پخت کوره ها در دماي بالا (1250 تا 1400 درجه سلسيوس) با کشف خاک کائولن (نوعي ماده ي رسي) و سنگ پرسلاني (porcelain stone) بود. در قرن سيزدهم با مخلوط شدن سنگ و خاک رس، دوام قطعات پرسلاني توليدي و نرمي آنها بيشتر شد. و با اين مسئله توليد پرسلان به مرحله اي بالاتر صعود کرد. کِندي (kendi) يا رگ آبي (water vessel) يکي از پرسلان هاي اوليه است که در سونگ جنوبي وجود دارد و جزء پرسلان هاي سلسله ي کوئينگ باي (dynasty qingbai) بوده است. اين پرسلان از سنگ چيني و رس ساخته شده است.
با يک نوآوري در جينگزن (jingdenzhen) و توليد مخلوطي از کائولن با سنگ پرسلاني به همراه کوارتز و ميکا، قطعات سراميکي پديد آمد، که يک پرسلان واقعي توليد کرد و بواسطه ي همين امر جينگزن را به پايتخت پرسلان دنيا تبديل کرد. محصولات توليد شده در جينگزن خواصي چون سختي (hardness)، نفوذ ناپذيري (impermeability)، سفيدي (whiteness)، پشت نمايي (translu cence) و زيبايي لعاب را با هم دارند. پرسلان هاي توليدي در کشور چين داراي نقش کليدي در جهان است. زيرا اين کشور توليد کننده ي عمده ي اين محصولات در جهان است. و به همين خاطر مي تواند بر کيفيت اين محصول تأثير داشته باشد.
پرسلان نيز مانند ابريشم و ادويه جات داراي داستاني پيچيده است. اين ماده بايد مسير طولاني جاده ي ابريشم را مي پيمود تا به اروپا برسد. پرسلان مانند يک گنجينه مورد احترام بود و به عنوان يک هديه ي گران بها براي ملکه تلقي مي شد. بسياري در آن زمان معتقد بودند که پرسلان جسمي جادويي است. البته اين اعتقاد نيز وجود داشته که اگر پرسلان در معرض سَم قرار گيرد رنگ خود را از دست مي دهد و مي شکند. هنگامي که در سال 1499 واسکوداگاما (Vascoda Gama) يک سياح پرتقالي از سفر خود بازگشت نمونه هايي از پرسلان با خود به همراه داشت در واقع او در سفر خود يک راه آبي جديد کشف کرده بود که موجب بيشتر شدن رونق تجارت مي شد. تجارت دريايي يک تجارت ايمن بود و مشکلات و خطرات سفرهاي زميني را نداشت. (پرسلان يک جسم شکننده است و حمل آن با وسايل حمل و نقل زميني در گذشته مشکل بود). با گسترش راه هاي دريايي و پيشرفت تکنولوژي دريانوردي در قرن 17 اُم کشتي هاي جديد توانستند مقدار بيشتري پرسلن را به اروپا برسانند.
پرسلان هاي لعاب دار درخشان در ابتداي قرن 17 اُم بوسيله ي ژاپن توليد شد و پس از آن اجسام پرسلاني آبي، سفيد و توليدات شب نما بوسيله ي کشور چين وارد بازار شد. اين مسائل باعث شد تا تاجرهاي اروپايي علاقه مند به واردات اين محصولات بشوند. در خانه ي اشراف و تاجران پرسلان اتاقي بود که از کف تا سقف آن پر بود از پرسلان هاي زيبا و اين مسئله در بين بسياري از اشراف مرسوم شده بود. بشقاب هاي پرسلاني آبي ـ سفيد با نقوش اژدهاي خشمگين يکي از پرسلان هايي بود که در اين اتاق ها يافت مي شود. به اتاق هاي مخصوص پرسلان، اتاق پرسلان گفته مي شد.
اتاق پرسلان به حدي مورد توجه قرار گرفت که گروهي از پادشاهان مانند آگوستوس استرونگ (Augustus the Strong) منتخب نژاد ساکسون ها و پادشاه لهستاني کاخ خود را با پرسلان تزئين کرد. اين پادشاه لهستاني کلکسيوني از پرسلان داشت که بيش از 20/000 قطعه پرسلان از کشورهاي چين و ژاپن در آن قرار داشت. به خاطر مسائل اقتصادي و سياسي ورود پرسلان ها از چين و ژاپن، اروپايي ها بر آن شدند که بودجه ي تحقيقاتي براي توليد داخلي پرسلان تصويب کنند. با همکاري گروهي از محققين مانند Ehrenfried walther و Johann Friedrich Bottger يک فرمول براي توليد پرسلان در اروپا ابداع شد. اين پرسلان ابتدايي که از مرمر سفيد ساخته مي شد. امروزه با نام Bottger porcelain معروفند. سرانجام، فرمولاسيون پرسلان واقعي پيدا شد اين فرمولاسيون امروزه نيز استفاده مي شود و پرسلان هاي ساخته شده از آن به نام پرسلان هاي سخت (hard-paste porcelain) معروفند. اين پرسلان ها مخلوطي از کائولن و يک سنگ پرسلاني فلدسپاتيک هستند. در دهه ي دوم قرن 18 اُم، هزار سال پس از آنکه پرسلان ها اولين بدنه ي پرسلاني سفيد، نازک و ترانسپارنت را ساختند، اروپايي ها اولين کارخانه ي توليد پرسلان هاي واقعي را در ميسن آلمان (Meisen - Germany) افتتاح کردند. پرسلان توليد توسط اين کارخانه به طلاي سفيد (white gold) معروف است.
عصر پرسلان در اروپا در قرن هجدهم با ديدار پادشاهان، ملکه ها و نمايندگان از کارخانه ي توليد پرسلان در آلمان شروع شد. که حس وطن خواهي، موجب افزايش تقاضاي خريد از اين کارخانه را به همراه داشت. اگرچه اگوستوس استرانگ با اعمال تدابيري توانست راز ساختن پرسلان را مدتي مخفي کند. ولي با ازدواج دختر بزرگ آگوستوس با پادشاه ناپولي (بخشي از ايتالياي کنوني) يک کارخانه ي توليد پرسلان در سال 1743 در ناپولي ساخته شد که بعدها صنعت پرسلان در کل اروپا گسترش يافت. اين گسترش به حدي است که امروزه روش هاي توليد علمي پرسلان بر طبق روش هاي اروپايي تعريف مي گردد.

انواع پرسلان ها

1) پرسلان هاي سخت (hard-paste porcelain)

اين پرسلان ها محصول کارخانه ي ميسن (Meissen Factory) بودند. در واقع کارخانه ي ميسن در ابتداي قرن 18 اُم از اين پرسلان ها توليد مي کرد. اين پرسلان ها داراي فرمولاسيون زير هستند. در واقع در اين پرسلان ها از کائولن، کوارتز و سنگ مرمر سفيد استفاده مي شود. خمير توليدي از مواد اوليه در دماي حدود 1350 درجه ي سانتيگراد پخت مي شود و حاصل اين کار توليد پرسلاني است که سختي و استحکام بالايي دارد. بعدها ترکيب پرسلان هاي سخت توليدي در شرکت ميسن تغيير کرد و سنگ مرمر سفيد با فلدسپات جايگزين شد. فلدسپات هاي موادي گداز آورند و موجب کاهش دماي پخت مي شوند. از اين رو اين جايگزيني موجب کاهش دماي مورد نياز پخت مي شود. کائولن، فلوسپار، کوارتز (و يا ديگر فرم هاي سيليس) اجزاي اصلي اين پرسلان هاي سخت توليد در اروپا به شمار مي رود.

2) پرسلان هاي نرم (soft paste porcelain)

اطلاعات تاريخي مربوط به اين پرسلان ها به دوره اي باز مي گردد که کوزه گران اروپايي در پي پيداکردن راه کاري براي توليد پرسلاني شبيه به پرسلان هاي توليدي در شرق بودند.
آنها با مخلوط کردن و آسياب کردن خاک چيني (chinaclay)، شيشه يا خمير شيشه (Frit)، تالک و آهک موفق به توليد پرسلان نرم شدند. البته اين پرسلان امروزه داراي اجزاي ديگري نيز هست به خاطر نداشتن استحکام مناسب و دفرمه شدن قطعات پرسلاني توليد اين فرمولاسيون و همچنين تغيير شکل آنها در کوره، توليد پرسلان ها با اين فرمول صرفه ي اقتصادي نداشت.
فرمول پرسلانهاي نرم بعدها اصلاح شد و اين فرمول جديد بر پايه ي کائولن، کوارتز، فلوسپات، نفلين سيانين و ديگر سنگ هاي فلوسپاتيک پايه گذاري شد. اين فرمول از لحاظ مباحث فني فوق العاده بود و استفاده از آن رونق گرفت.

3) پرسلان هاي استخواني (Bone china porcelain)

اين پرسلان ابتدا در کشور انگلستان توليد شد. در واقع توليد اين پرسلان به خاطر مسائل رقابتي با پرسلان هاي وارداتي به کشور انگلستان بود ولي بعدها اين چيني به طور گسترده در تمام جهان توليد شد.
انگليسي ها با مخلوط کردن خاکستر استخوان حيوانات با خاک رس، فلوسپار و کوارتز پرسلان هاي استخواني را توليد کردند. اگرچه دماي پخت پرسلان هاي استخواني از دماي پخت پرسلان هاي واقعي کمتر است ولي خاکستر استخوان باعث مي شود اين پرسلان پشت نمايي خوبي داشته باشد. به دليل آنکه پرسلان هاي استخواني نسبت به پرسلان هاي واقعي آسان تر توليد مي شوند. و مقاومت آنها در مقابل لب پرشدن بيشتر است. و همچنين اين پرسلان ها محکم ترند، اين نوع پرسلان متداولترين نوع پرسلان مصرفي در ايالات متحده ي آمريکا و انگليس است. البته مصرف کنندگان اروپايي بيشتر علاقه مند به استفاده از پرسلان هاي واقعي اند.

مواد خام

مواد اوليه اصلي براي تهيه ي پرسلان ها خاک هاي رسي، فلدسپار يا فلينت و سيليس هستند. همه ي اين اجزا در ابعاد بسيار ريز هستند. براي توليد انواع مختلف پرسلان، استاد کاران اين رشته مواد خام را با هم مخلوط مي کنند تا خواص متنوعي بدست آورند. در واقع خواص حاصله به دو نوع تقسيم مي شود. يکي خواصي که موجب بدست آمدن يک بيسکويت (بدنه خام) مناسب شود و ديگري خواصي که باعث بدست آمدن يک بدنه ي مناسب پس از پخت مي شود.
اگر چه ترکيب خاک هاي رسي با توجه به مکان استخراجشان متنوع است، براي توليد پرسلان، مواد اوليه ي خام مانند خاک رس، فلدسپار و سيليس ابتدا خردايش مي يابند. آسياب ها و سنگ شکن هاي مورد استفاده در اين صنعت عبارتند از:
1) سنگ شکن هاي فکي (Jaw crushers)
2) آسياب هاي چکشي (hammer mills)
3) آسياب هاي گلوله اي (ball mills)
پس از آنکه مواد خردايش و اندازه ي دانه هاي آنها به يک سايز مشخص رسيد، مخلوط مواد اوليه به يکي از چهار فرآيند شکل دهي زير فرستاده مي شود:
1) شکل دهي پلاستيک نرم (Soft plastic forming)
2) شکل دهي پلاستيک سخت (Stiff plastic forming)
3) شکل دهي بوسيله ي پرس (Pressing)
4) ريخته گري دوغابي (Casting)
انتخاب روش شکل دهي به نوع محصول توليد بستگي دارد. پس از شکل دهي، قطعه وارد مرحله ي پخت بيسکويت مي شود. در مرحله ي پخت بيسکويت قطعه زينترينگ کامل نمي شود تنها به حالتي در مي آيد که بتوان بر روي آن لعاب اعمال کنيم. پرسلان ها ترکيبي از شيشه ي با تخلخل پايين و خاک رس هستند. در واقع اين ترکيب اين خاصيت را ايجاد مي کند که پرسلان بتواند در شرايط پخت دفرمه نشود. همچنين استفاده از رس اين فايده را دارد که شکل دهي نمونه آسان مي شود. خاک هاي رسي اصلي که براي توليد پرسلان استفاده مي شوند عبارتند از خاک چيني و بال کِلي. اين خاک ها اکثراً از کائولينيت) يک آلومينوسيليکات هيدراته) تشکيل شده اند.
فلدسپار و فيلينت مورد استفاده در بدنه ها و مخلوط هاي پرسلاني به عنوان فلاکس عمل مي کنند. (فلدسپار يک مينرال است که عمدتاً از آلومينوسيليکات درست شده است) (فلينت يک نوع کوارتز است که بسيار سخت است). فلاکس ها باعث کاهش دماي تشکيل فاز شيشه اي مايع مي شوند. در واقع فلاکس ها دماي ذوب فاز شيشه اي را به بين 1000 تا 1300 درجه سلسيوس کاهش داده و باعث مي شوند تا فاز شيشه اي مايع تشکيل گردد و دانه هاي جامد بدنه را به يکديگر بچسباند.
سيليس ترکيبي از اکسيژن و سيلسيم است. اکسيژن و سيليس دو عنصر فراوان پوسته ي زمين محسوب مي شوند. شيشه (سيليس) به حالت هاي مختلف در طبيعت يافت مي شود. مثلاً کوارتز نوعي سيليس است که داراي ساختار کريستالي است. سيليس آمورف که حالتي اپک دارد در عرف با نام شيشه شناخته مي شود. حالت ناخالص سيليس سنگ ريزه هاي ماسه اي است که در سطح زمين پراکنده اند. سيليکا (سيليس) معمولي ترين پر کننده اي است که در بدنه هاي سراميک از آن استفاده مي شود. اين ماده باعث ايجاد سهولت در شکل دهي و پخت قطعه مي گردد. و همچنين خواص قطعه ي توليدي را نيز بهبود مي دهد.
پرسلان ها همچنين داراي مقادير آلومينا و تالک نيز مي باشند. آلومينا ترکيبي از اکسيژن و آلومينيوم است.

روش هاي توليد پرسلان ها

همانگونه که گفتيم اروپاييان کساني هستند که 1000 سال پس از چينيان اولين کارخانه ي توليد پرسلان ها را تأسيس کردند. در اين بخش قصد داريم به معرفي دو روش توليدي پرسلان بپردازيم. در واقع روش هاي مورد بحث ما دو نوع اند. که آنها عبارتند از :
1) روش توليد پرسلان ها به شيوه ي آلماني
2) روش توليد پرسلان هابه شيوه ي انگليسي
انتخاب نوع روش توليدي پرسلان به عوامل مختلفي بستگي دارد. و با توجه به عوامل زير تعيين مي گردد:
1) کيفيت مد نظر ما
2) کيفيت و خلوص مواد اوليه
3) آب مصرفي در فرآيند توليد
4) صرفه اقتصادي
5) و...

روش توليد پرسلان به شيوه ي آلماني

در اين روش سيليس و فلدسپار با ده درصد کائولن به داخل بال ميل ريخته مي شود و به طور کامل سايش مي يابد. روش سايش در اين روش به صورت ترساب مي باشد پس از خردايش کامل دوغاب تخليه مي شود. و باقيمانده ي کائولن مورد نياز نيز به دوغاب اضافه مي گردد. براي اينکه رشته هاي کائولن باز گردد، دوغاب در داخل هم زن هاي هشت وجهي هم زده مي شود. تعداد دور اين همزن ها 200 تا 300 دور بر دقيقه است. پس از حل شدن کامل کائولن در دوغاب مرحله ي گذر از الک شروع مي شود. در اين مرحله دوغاب از الک هاي مش 140 يا 170 عبور مي کنند تا ذرات با اندازه ي درشت جداسازي گردد.
علاوه بر سيستم الک از سيستم فيلتر مغناطيسي نيز براي جداسازي آهن فلزي از دوغاب استفاده مي شود. دوغاب گذشته از سيستم الک و فيلتر مغناطيسي به داخل مخازن ذخيره سازي فرستاده مي شوند. اين مخازن مجهز به سيستم همزن با دور بسيار پايين (در حدود 12 دور بر دقيقه) هستند. علت استفاده از اين همزن ها جلوگيري از رسوب کردن دوغاب است. دوغاب حاصله در مرحله ي بعد به داخل فيلتر پرس فرستاده مي شود در فيلترپرس آب دوغاب گرفته مي شود حاصل اين کار توليد شدن يک گل نسبتاً فشرده است که به نام گل فيلترپرس معروف است.

بعد از عمليات فيلترپرس عمليات اکستروژن مي باشد در اين عمليات گل فيلترپرس در دستگاه اکسترودر وارد مي شود. اين دستگاه که شبيه به دستگاه چرخ گوشت است، گل را به صورت استوانه هايي متراکم در مي آورد. علت استفاده از اکسترودر عبارت است از:
1) اين عمل باعث ورز دادن گل مي شود که هر چه گل بيشتر ورز داده شود، پلاستيته اش بيشتر مي شود.
2) خروج حباب هاي هواي باقي مانده در گل
3) از بين رفتن تنش هاي بوجود آمده در گل (شکل 1 و 2)

 

گل بوجود آمده پس از عبور از دستگاه اکسترودر به صورت استوانه اي است که اين گل هموژن به دو صورت مصرف مي شود. که اين دو روش عبارتند از:
1) شکل دهي پلاستيک
2) ريخته گري دوغابي
در روش شکل دهي پلاستيک قطعات بزرگ استوانه اي به قطعات کوچکتر بريده مي شوند و در دستگاه جيگرنيگ و جولي شکل دهي مي شوند. براي مثال اکثر ظروف چيني مانند بشقاب و کاسه به اين روش توليد مي شوند.
در روش ريخته گري دوغابي گل بدست آمده در مرحله ي قبل بوسيله ي هم زن هاي بسيار قوي به صورت دوغاب درمي آيد. پس از تنظيم خواص اساسي دوغاب بدست آمده مانند ويسکوزيته، دانسيته و... دوغاب به بخش ريخته گري دوغابي فرستاده مي شود.
پس از شکل گيري، نمونه ها به داخل بخش پخت مقدماتي بيسکويت مي روند لعاب مي خورد و پخت کامل مي شود. البته اين شماتيک کلي است و برخي از بخش ها بيان نشده است. مثلاً بخش هاي روتوش و مونتاژ به خاطر مشترک بودن در دو روش بيان نشده است.

روش توليد پرسلان به شيوه ي انگليسي

تفاوت عمده اين روش با روش آلماني اين است که دوغاب در همان ابتدا ساخته مي شود و فرآيند هم زدن همان ابتدا صورت مي گيرد و مرحله ي فيلترپرس نيز حذف شده است.
در واقع در اين روش فلدسپار و سيليس به همراه ده درصد کائولن، روانساز و آب به داخل با اميل شارژ مي شود. و پس از سايش مناسب، کائولن باقيمانده به دوغاب اضافه مي شود. در اين روش نيز از همزن هاي سرعت بالا استفاده مي شود تا کائولن به آساني باز شود. پس از عبور دوغاب از سيستم الک و فيلتر مغناطيسي، دوغاب به بخش مخزن انتقال داده مي شود اين مخزن نيز به سيستم همزن با دور پايين مجهز است. دوغاب ذخيره شده بررسي مي گردد و خصوصياتش تعيين مي گردد و به بخش ريخته گري دوغابي منتقل مي گردد. در روش انگليسي شکل دهي فقط از طريق ريخته گري دوغابي صورت مي گيرد. و شکل دهي پلاستيک (فيلترپرس و اکسترودر) حذف مي گردد. مزيت اين روش هزينه ي کمتر است زيرا بخش هاي فيلترپرس و اکسترودر بخش هايي هزينه بر و وقت گيرند.
روش انگليسي زماني مطرح مي شود که مواد اوليه مورد استفاده مشکلي براي ساخت دوغاب پايدار ايجاد نکنند البته اين روش ضايعات زيادي دارد. که اين ضايعات را معمولاً بازيافت مي کنند. و تقريباً 20 درصد از دوغاب موجود در مخزن اصلي از دوغاب هاي بازيافتي از ضايعات است.

مسائل تأثيرگذار بر خواص دوغاب

توليد دوغاب يکي از مراحل مهم در ريخته گري دوغابي است. يک دوغاب نامناسب ممکن است پروسه ي توليد را مختل کند. از اين رو پس از توليد دوغاب بايد برخي از خواص آن بررسي و تنظيم گردد. مثلا ويسکوزيته و وزن ليتر دوغاب بايد معين باشد. ويسکوزيته ي مناسب براي مواد سراميکي معمولاً با زمان عبور تعريف مي شود اين زمان براي بدنه هاي چيني صد تا صدوبيست ثانيه و براي چيني آلات بهداشتي 90 ثانيه مي باشد.

روش هاي اندازه گيري ويسکوزيته:

1) ويسکوزيمتر ريزشي
در اين روش زمان ريزش دوغاب از يک ظرف محاسبه مي گردد. در اين ظرف دوغاب از سوراخ ته ظرف خارج مي گردد.
2) ويسکوزيمتر چرخشي
در اين روش مقدار مقاومت سيال در برابر حرکت چرخشي يک آونگ در داخل آن، محاسبه مي گردد. يکي ديگر از عوامل مؤثر در ريخته گري دوغابي وزن ليتر دوغاب است. در واقع وزن ليتر دوغاب نشان دهنده ي نسبت جامد به آب است. هر چه مقدار جامد نسبت به آب بيشتر باشد وزن ليتر دوغاب نيز بيشتر مي شود. وزن ليتر دوغاب در واقع وزن يک ليتر دوغاب است. وزن ليتر مطلوب براي چيني آلات بهداشتي 1800-1750 گرم بر ليتر و براي چيني آلات مظروف 1700-1650 گرم بر ليتر است.
بايد خواص دوغاب به گونه اي ثابت شود که دوغاب با داشتن وزن ليتر بالا داري ويسکوزيته ي پايين نيز باشد. که براي اين کار از مواد افزودني مانند پراکنده سازها و روانسازها استفاده مي کنيم.
تيکسوتروپي يکي ديگر از مسائلي است که در مورد دوغاب مطرح مي شود. تيکسوتروپي افزايش ويسکوزيته دوغاب با گذشت زمان است. در واقع دوغاب بايد زمان تيکس شدن مشخصي داشته باشد. اگر اين زمان کم باشد دوغاب بدون پر کردن زواياي قالب خود را مي گيرد. و شکل حاصله بدرستي تشکيل نمي شود.

عوامل مؤثر بر تيکسوتروپي

1) نوع ماده اي اوليه: برخي از مواد اوليه تيکسوتروپي را افزايش مي دهند. مثلاً بالکلي و نبتونيت.
2) نسبت آب به جامد: هر چه اين نسبت بيشتر باشد تيکسوتروپي زيادتر مي شود.
3) نسبت مواد پلاستيکي: هر چه ميزان مواد پلاستيک بيشتر باشد تيکسوپروپي بيشتر مي شود.
4) اندازه ذرات: هر چه اندازه ذرات ريزتر باشند تيکسوتروپي بيشتر است مثلاً بالکلي از کائولين ريزتر است لذا بالکلي تأثير بيشتري بر تيکسوتروپي دارد.

لعاب در پرسلان ها

همانگونه که گفته شد بدنه هاي پرسلاني به دو صورت مصرف مي شوند گروهي لعاب مي خورند و گروهي بدون اعمال لعاب مصرف مي شوند. بدنه هايي که لعاب مي خورند بايد يک ويژگي داشته باشند و آن اينست که قبل از لعاب خوردن در دماي حدود 900 درجه پخت بيسکويت شده باشند. اين پخت موجب عدم دفورمگي قطعه در حين لعاب زني مي گردد. و همچنين لعاب چسبندگي مناسبي با سطح قطعه پيدا مي کند. نکته ي ديگر در مورد لعاب زني اين است که قطعاتي که مي خواهيم لعاب بزنيم بايد داراي سطحي تميز باشند و بر روي آنها گرد و غبار تشکيل نشده باشد. در زير روش هاي مختلف اعمال لعاب را مي بينيد:
1) روش غوطه وري
در اين روش قطعه به داخل حمامي از لعاب فرو برده مي شود اين روش داراي دو حالت دستي و مکانيزه است.
2) روش آبشاري
در اين روش لعاب بر روي قطعه پاشيده مي شود
3) روش پاششي
در اين روش که بسيار شبيه به روش آبشاري است لعاب بر روي قطعه اسپري مي شود.
4) استفاده از قلم مو
اين روش براي چيني هاي تزئيني کاربرد دارد. در اين روش لعاب با قلم مو بر روي بدنه اعمال مي شود.

روتوش و مونتاژکاري در پرسلان ها

پرسلان ها معمولاً شکلي پيچيده دارند. قطعات پيچيده ي پرسلاني مخصوصاً چيني آلات را نمي توانيم به صورت يک پارچه توليد کنيم. از اين رو برخي از قطعات پيچيده ي چيني آلات نياز به مونتاژ کاري دارند. مونتاژکاري به چسباندن قطعات کوچکتر براي توليد يک قطعه ي پيچيده بزرگتر گفته مي شود. مثلاً دسته ي فنجان و يا دسته ي قوري را بايد ابتدا به صورت جداگانه توليد و سپس مونتاژ کنيم.
روتوش به تميزکردن سطح ظروف توليد و برداشتن ضايعات مضر گفته مي شود. در واقع در حين عمليات شکل دهي معمولاً ضايعاتي بر روي بدنه باقي مي ماند. که بايد آنها را در طي عمليات روتوش جداسازي نمود.
يکي ديگر از علل روتوش کاري برداشتن لايه ي گچ تشکيل شده بر روي بدنه هاست. به خاطر اينکه بدنه هاي توليدي در بخش شکل دهي بر روي قالب هاي گچي تشکيل مي شوند لذا ممکن است که لايه اي از گچ بر روي قطعات باقي مانده باشد. اين لايه ي گچ پس از پخت بيسکويت مشکلات زيادي براي بدنه به وجود مي آورد.
روتوش و مونتاژ کاري به عنوان يک بخش مهم در هر کاخانه ي توليد بدنه ي سراميک مطرح است. نکاتي که در مورد اين دو بخش بايد به آنها توجه شود عبارتند از:
1) زمان مناسب براي انجام اين کارها پس از فرآيند شکل دهي و رفتن نمونه ها به داخل خشک کن هاي اوليه است.
2) روتوش و مونتاژکاري بايد پس از نقطه ي لدرهارد قطعه انجام شود.
3) رطوبت قطعه بايد پيش از مرحله ي روتوش و مونتاژ کاري يکنواخت و هموژن بشود.
4) در بخش مونتاژکاري بايد قطعات مونتاژ شده رطوبت يکساني داشته باشند.
5) وجود هواي محبوس شده در بخش هاي مختلف مونتاژ شده موجب ايجاد ترک در قطعه مي شود.
6) بخش روتوش و مونتاژ کاري بخش بسيار مهمي است و مي تواند در کيفيت پرسلان توليدي اثري فوق العاده داشته باشد.
7) و...
منابع :
1- Guide to the Porclain Room/Seattle Art Museum
2- www.Madehow.com

آلومينا در زمينه هاي مختلف صنعتي کاربرد دارد. در ادامه اشاره اي به برخي از کاربردهاي آن در صنعت داريم:

1) ديرگدازها
 

صنعت ديرگداز وظيفه ي ساخت قطعات يا مواد ديرگداز مصرفي در ساير صنايع را بر عهده دارد. معمولاً کاربرد ديرگدازها از دماي بالاتر از 400-500 مطرح هستند. و از اين دما به بالا کم کم شرايط سخت مي شود. در شرايط کاري سخت مانند صنعت فولادسازي، توليد محصول در شرايطي همچون فرآيند کربن زدائي، کوره بلند، تانديش هاي مختلف انجام مي شود. در اين صنايع کوره هاي مختلف و پاستيل هاي فراواني استفاده مي شوند. از اين رو تنوع مواد ديرگداز مصرفي در اين بخش ها زياد است. مذاب هاي عبوري از اين ديرگدازها داراي دمايي در محدوده ي 1550-1600 درجه سانتي گراد هستند که در اين شرايط خوردگي به علت تلاطمات مذاب بالاست. بنابراين نسوزهاي مورد استفاده در اين بخش ها بسيار خاص و حساس هستند. اين ديرگدازها بايد مقاومت به خوردگي، شوک پذيري، مقاومت حرارتي و دوام مناسبي داشته باشند. اگرچه مواد ديرگداز مصرفي در برخي صنايع مانند صنعت فولاد و شيشه سازي موادي با دوام هستند ولي به خاطر شرايط سخت کاري سريعاً فرسوده مي شوند و نياز به تعمير و جايگزيني دارند.
از آلومينا مي توان در ساخت نسوزهاي شکل دار و بي شکل استفاده کرد. انواع مختلفي از نسوزها بر پايه ي آلومينا توليد مي شوند براي نمونه برخي از آنها را نام مي بريم: آجرهاي آلومينايي، کامپوزيت هاي آلومينايي، ديرگدازهاي آلومينا-مولايت، ديرگدازهاي آلومينا-اسپينل، ديرگدازهاي آلومينا- گرافيت در کنار آلومينا مي توان فازهاي ديگري مانند مولايت و اسپنيل را داشته باشيم. در واقع آلومينا مقاومت به خوردگي خوبي دارد اما در برابر مذاب و سرباره به سرعت خورده مي شود از اين رو براي افزايش مقاومت به خوردگي آن از مواد کربني استفاده مي شود. مواد کربني مانند کک، قير و گرانيت به صورت کامپوزيت با آلومينا استفاده مي شوند. نسوزهاي آلومينا-گرانيت به خاطر پديد آمدن خاصيت عدم تر شوندگي خواص مقاومتي در برابر خوردگي خوبي دارند. آلومينا شک پذيري خوبي ندارد درواقع شک پذيري آن در حد متوسط است. براي افزايش مقاومت در برابر شک حرارتي مي توانيم از فازهاي ديگر (به شکل کامپوزيت) در آلومينا استفاده کنيم. مثلاً افزودن مولايت به آلومينا باعث بهبود خواص شوک پذيري آن مي شود. براي بهبود خاصيت مقاومتي آلومينا در برابر شک پذيري ماده مکانيزم داريم. يکي آنکه ماده اي به آلومنيا اضافه کنيم که ضريب انبساط آن از ضريب انبساط حرارتي آلومينا پايين تر باشد در نتيجه کامپوزيت حاصل ضريب انبساط حرارتي پايين تر و در نتيجه مقاومت در برابر شک حرارتي بهتري داشته باشد. مکانيزم ديگر اين است که ماده اي به آلومينا اضافه کنيم که رسانايي گرمايي کامپوزيت حاصله از رسانايي گرمايي آلومينا بيشتر باشد. در نتيجه اين مسئله باعث بهبود مقاومت به شک پذيري مي شود. مثلاً افزودن کربن باعث افزايش رسانايي گرمايي کامپوزيت آلومينا- گرافيت مي شود. البته توليد کامپوزيت هاي آلومينا-گرافيت نيز مشکلات خاص خود رادارد. زيرا پخت آن ها بايد در اتمسفر خنثي انجام شود. و ازاين رو هزينه ي توليد بالا مي رود. ضمناً اين بدنه ها نيازمند بايندرهاي خاصي دارند که بتوانند اتصالي مناسب ميان آلومينا و کربن برقرار کند. از اين رو قيمت اين گونه کامپوزيت ها بالا است و براي همين مسأله در کاربردهاي ويژه از آنها استفاده مي شود. مثلاً از کامپوزيت هاي گرانيت-آلومينا در ساخت دريچه هاي کشويي پاتيل ها استفاده مي شود.

2) ساينده ها
 

آلومينا داراي سختي بالايي است. در مقياس موس عدد 9 به آلومينا تعلق دارد. در واقع در اين پس از الماس که سختي آن 10 است قرار دارد. به خاطر سختي بالاي اين ماده از آن در توليد ابزارهاي برنده و ساينده ها استفاده مي شود. همچنين گلوله هاي مورد استفاده در بال ميل نيز گاهاً از جنس آلومينا هستند.

3) کاربردهاي الکتريکي
 

آلومينا استحکام دي الکتريک بالايي دارد. و مي تواند به عنوان پايه مدار، عايق شمع اتومبيل، پوشش لامپ هاي بخار سديم از ان استفاده کرد. کاربرد آلومينا در مدارات با فرکانس بالا اهميت پيدا مي کند. در واقع گرماي پديد آمده دراين مدارات مي تواند مواد متداول مانند پلاستيک را ذوب کرده و تنها مواد سراميکي هستند که مي توانند در اين شرايط تحمل داشته باشند.

4) کاربردهاي بيومتريالي
 

آلومينا از لحاظ شيميايي يک اکسيد آمفوتر و خنثي است. به خاطر وجود اين ويژگي، آلومينا مقاومت به خوردگي مناسبي دارد. محيط بدن موجودات زنده محيطي خورنده است. و درصورت عدم تناسب ميان يک امپلنت و بدن، بدن آن را دفع مي کند. اين دفع کردن به همراه تحريک سيستم دفاعي بدن بر عليه ماده ي خارجي است از اين رو نوع ماده ي مورد استفاده در ساخت امپلنت و پروتز بسيار مهم مي باشد. آلومينا داراي دو ويژگي است که توانسته خود را به عنوان يک ماده ي زيست سازگار پذير مطرح کند. اين دو ويژگي عبارتند از:
1)آلومينا از لحاظ شيميايي خنثي است.
2)آلومينا با محيط بدن سازگاري دارد.
از اين رو آلومينا مي تواند کاربردهاي بيومتريالي خوبي داشته باشد. البته آلومينا نيز مانند ساير سراميک ها ماده اي ترد است. و استحکام کششي آن پايين است. از اين رو در هنگام استفاده از سراميک ها (آلومينا) در ساخت پروتزها با مشکل ابعادي روبرو هستيم. در واقع نمي توانيم هر قطعه اي با هر ابعادي را از جنس سراميکي تهيه کنيم. به صورت کلي اگر قطعه ي ما کوچک باشد مانند دندان و يا استخوان هاي کوچک ما مي توانيم از سراميک استفاده کنيم اما اگر استخوان ما برزگ
باشد استخوان ران يا ساق پا ديگر نمي توانيم از سراميک در ساخت آن استفاده کنيم.
از پوشش هاي آلومينايي براي بهبود خواص سطحي امپلنت ها و پروتزهاي فلزي استفاده مي شود. در واقع فلزات مواد زيست سازگاري نيستند که با افزوده شدن پوشش آلومينايي اين مشکل برطرف شود. به خاطر خواص سايشي مناسب آلومينا از آن در توليد مفاصل سراميکي بهره گرفته مي شود.
امروزه بسياري از افرادي که تصادف کرده اند، راه رفتن دوباره ي خود را مديون اين مفاصل سراميکي هستند.

5) کاربردهاي ويژه
 

علاوه بر کاربردهاي گسترده اي که در مورد آلومينا گفتيم، برخي از کاربردهاي آلومينا خاص هستند. مثلاً در سيستم هاي صنعتي که مايعات با دماي بالا در حال انتقال هستند ما نياز به واشرها و درزگيرهايي هستيم که نمي توان آنها را از جنس لاستيک تهيه کرد. اين نوع واشرها از جنس آلومينايي هستند. همچنين کاشي هاي مورد استفاده در شاتل هاي فضايي از جنس آلومينا هستند. در واقع آلومينا به خاطر خواص زير براي ساخت کاشي هاي شاتل فضايي مناسبند:
1) آلومينا نقطه ي ذوب بالايي دارد.
2) آلومينا مقاومت به سايش خوبي دارد.
3) آلومينا استحکام مناسبي دارد.
شاتل هاي فضايي در هنگام گذر از جو زمين بايد بر اصطکاک جو غلبه کنند در اين ميان علاوه بر اصطکاک، دما نيز بالاست. از اين رو نياز است تا سطح شاتل فضايي به طور مناسبي عايق کاري گردد.آلومينا گزينه ي مناسبي براي اين کاربرد است. در يک شاتل فضايي حدود 30000 کاشي استفاده شده است.

نتيجه گيري
 

همانگونه که قبلاً بيان شد آلومينا يکي از پرمصرف ترين مواد سراميکي است. توليد ساليانه ي آلومينا حدود 45 ميليون تن است. که 90درصد از اين ميزان براي توليد فلز آلومينا (به روش الکتروليز) مصرف مي شود. اين مسئله اهميت اين ماده ي استراتژيک را براي ما مشخص مي کند. از اين رو توجه به فرآيند توليد،کاربردها و نحوه ي فراوري آن بسيار مهم مي باشد.
منبع انگلیسی مقاله : Bauxites /IDA VALETON

سفالگران لالجین که سینه به سینه این صنعت را به نسل بعدی انتقال می‌دادند، اکنون به‌تدریج در کارگاه‌هایشان را می‌بندند. بازار آنها از رونق افتاده است، چون این روزها سرامیک‌های چینی در فروشگاه‌های همدان و لالجین جا خوش کرده است. در باره هجوم سرامیک‌های چینی به بازار سفال ایران با عیسی جعفری، نماینده بهار و کبودرآهنگ در مجلس گفت‌وگو کردیم. ظاهرا پیامد واردات گسترده کالا، دامن سفال و سرامیک لالجین را که قطب سفالگری کشور به شمار می‌رود، نیز گرفته است. این‌که گفته می‌شود کارگاه‌های سفالگری لالجین یکی‌یکی تعطیل می‌شوند صحت دارد؟ واردات بی‌رویه کالا اعم از کالاهای صنعتی، تولیدات کشاورزی و دیگر محصولات، ضربه‌ای جبران‌ناپذیر به صنعت و سنت ایران می‌زند که در دراز مدت جبران آن خیلی سخت خواهد بود. امروز در زمینه صنعت سفال و سرامیک هم در وضع هشدار قرار گرفته‌ایم. واحدها و کارگاه‌های سفالگری به‌طور کامل به تعطیل کشیده نشده است، اما با ظرفیت پایین در حال کار هستند و اگر الان جلوی واردات گرفته نشود، نمی‌توانند تولید را افزایش دهند و رفته‌رفته به سمت نابودی یا همان تعطیل می‌روند. امروز صنعت سفالگری به‌عنوان یک هنر ایرانی که در دنیا زبانزد است، با تقلیدهایی که در کشور چین صورت گرفته وضع آشفته‌ای پیدا کرده است. حتی به بعضی از فروشگاه‌های لالجین هم کالاهای چینی وارد شده است. اگر این روند ادامه پیدا کند 2 اتفاق مهم می‌افتد: اول این‌که باعث تعطیل کارگاه‌های ما می‌شود و در نهایت بیکاری سفالگران را به همراه دارد. نکته دیگر که می‌تواند خیلی خطرناک‌تر باشد این است که ما در انتقال این صنعت و هنر به نسل بعدی دچار مشکل می‌شویم. یعنی ارتباط با نسل بعدی قطع می‌شود و معلوم نیست که در آینده آیا این هنر و صنعت بتواند زنده بودن و پویایی خود را حفظ کند. از این‌رو به‌نظر من مسئولان باید این امکان را از دست وارد‌کنندگان بگیرند و اجازه ندهند که با واردات بی‌رویه به وضع موجود ضربه زده شود. با این واردات صنعت سفالگری از دست ما می‌رود. صنعت سفالگری و هنر سفال و سرامیک چیزی است که نسل به نسل انتقال می‌یابد و اگر انقطاعی در آن به ‌وجود آید دیگر جوانان ما استقبالی از این هنر نمی‌کنند. بر این اساس احساس می‌کنم خطری جدی این صنعت را تهدید می‌کند و قطعا می‌طلبد که مسئولان امر با واردات برخورد جدی و قانونی کنند و به سوداگران اجازه ندهند که این صنعت را از ما بگیرند و به‌نحوی بعدها به نام خودشان ثبت کنند.  هنر سفال به‌صورت خیلی ضعیف در دانشگاه‌های ما آموزش داده می‌شود. در همین لالجین هم آموزشکده‌ای دایر شده است، که باید آن را گسترش بدهیم و تقویت کنیم. از سوی دیگر باید بازار اقتصادی این رشته را هم در نظر بگیریم. امروز آن دانشجو که می‌خواهد در مقطع عالی تحصیل کند بخشی از نگرانی‌اش این است که پس از فارغ‌التحصیلی مشغول به‌کار شود، اما وقتی ببیند که در زمینه سفال و سرامیک بازار کار وجود ندارد، از تحصیل در این حوزه استقبال نمی‌کند. آیا می‌توان گفت که کیفیت سفال‌های چینی بهتر از سفال‌های لالجین است؟ می‌خواهم بپرسم چرا چین توانایی رقابت با محصولات سفالی ما را پیدا کرده است؟ طبیعی است که وقتی نتوانیم بازار خودمان را نگه داریم دیگران از چنگ ما در می‌آورند. سفالگران ما باید ببینند علت اینکه از کالای چینی بیشتر از کالای ما استقبال می‌شود چیست؟ چطور است که این کالا از آن طرف دنیا با کشتی وارد بنادر ما می‌شود، هزینه حمل‌ونقل دارد و به استان‌های مختلف ارسال می‌شود، اما باز هم قیمتش پایین‌تر از سفالی است که ما در همان لالجین تولید می‌کنیم و در همان‌جا می‌فروشیم. به‌نظر من در زمینه سفال و سرامیک دولت باید بخشی از هزینه‌های تولید را با سیاست‌های حمایتی پایین بیاورد. ما نگرانیم که در آینده با آزاد‌سازی حامل‌های انرژی، هزینه تولید سفال و سرامیک حتی از میزان کنونی هم بالاتر برود و دیگر عملا هیچ توانی برای رقابت با محصولات چینی باقی نماند. این صنعت جزو صنایع انرژی‌بر است. ممکن بود تا دیروز با نفت سیاه هم کار می‌کردند اما از این به بعد باید با گاز کار کنند. به هر صورت قیمت، دیگر قیمت گذشته نخواهد بود. وقتی که با این قیمت ادامه کار برای سفالگران صرفه ندارد، طبیعی است که با قیمت بالاتر هم نمی‌توانیم بازار را در دست بگیریم. بنابراین باید برویم به سمت کاهش دادن هزینه تولید. کاهش هزینه تولید هم از یک‌سو دست خود تولید‌کننده و از سوی دیگر دست دولت است. این هنر کم‌کم به لب پرتگاه می‌رسد؛ یعنی اگر این وضع یکی، دو سال ادامه پیدا کند واحدهای داخلی ما تعطیل می‌شوند. به‌همین دلیل ما باید به سمت پایین آوردن هزینه‌های تولید برویم، همچنین ذائقه‌های مردم را در نظر بگیریم که بیشتر چه نوع کالایی را می‌پسندند. آیا ما نمی‌توانستیم با ثبت این اثر به‌نام ایران، انحصار این صنعت را به کشورمان اختصاص دهیم؟ باید این کار می‌شد. سازمان میراث فرهنگی قصور کرده است. باید بپرسیم سازمان میراث فرهنگی و گردشگردی در کنار وزارت بازرگانی برای جلوگیری از واردات کالاهای مشابه چه اقدامی کرده است؟ آیا میراث فرهنگی کار تحقیقی در این زمینه انجام داده و سلیقه مردم را شناسایی کرده است؟ آیا با برگزاری همایش و گردهمایی تولیدکنندگان را راهنمایی‌ کرده است؟ آیا کار فرهنگی می‌کند و به مصرف‌کننده می‌گوید به جای استفاده از ظروف کوپال، اکروپال، چینی و شیشه از سفال و سرامیک استفاده کنند؟ وقتی همه این سؤالات را می‌پرسیم می‌بینیم سازمان میراث فرهنگی در این زمینه ضعف داشته است. سازمان میراث فرهنگی فقط وظیفه ندارد از آنچه زیرخاک مدفون است و به‌نحوی به دست می‌آید، محافظت کند. همین آثار امروز، میراث فرهنگی آیندگان ماست، چرا که اگر اکنون از این آثار مواظبت نکنیم 100 سال دیگر، 200 سال دیگر به ویترین موزه‌ها می‌پیوندد. تعلل میراث فرهنگی در اینجا بارز است و خودش را نشان می‌دهد. علاقه‌مندیم اگر مسئولی از میراث فرهنگی این مصاحبه را می‌خواند اعلام کند که این حرف‌ها را قبول ندارد و از حمایت‌های صورت گرفته از صنعت سفالگری و سرامیک حرف بزند. در کل من احساس می‌کنم که میراث فرهنگی حمایتی که باید از این صنعت و هنر انجام می‌داد، نکرده است. چرا با وجود آن‌که این هنر به‌صورت آکادمیک تدریس می‌شود، بازهم نگرانی‌هایی در مورد انتقال آن به نسل بعدی وجود دارد؟ این هنر به‌صورت خیلی ضعیف در دانشگاه‌های ما آموزش داده می‌شود. در همین لالجین هم آموزشکده‌ای دایر شده است، که باید آن را گسترش بدهیم و تقویت کنیم. از سوی دیگر باید بازار اقتصادی این رشته را هم در نظر بگیریم. امروز آن دانشجو که می‌خواهد در مقطع عالی تحصیل کند بخشی از نگرانی‌اش این است که پس از فارغ‌التحصیلی مشغول به‌کار شود، اما وقتی ببیند که در زمینه سفال و سرامیک بازار کار وجود ندارد، از تحصیل در این حوزه استقبال نمی‌کند. البته ما خودمان مقصر هستیم، یعنی طوری کار کرده‌ایم که این رشته کم‌کم دارد مزیت اقتصادی‌‌اش را از دست می‌دهد. براساس آمار منتشر شده نزدیک به 960 کارگاه در لالجین وجود دارد که برخی از آنها در شرف تعطیل است؛ این رقم را تأیید می‌کنید؟ این آمار درست است، اما باید اضافه کنم ما دو، سه نوع آمار داریم. ممکن است کارگاه‌های 2 نفره هم جزو این آمار باشد و کارگاه‌های 30 -20 نفره هم در این آمار در نظر گرفته شود. نکته‌ای که اینجا باید مورد تاکید قرار دهم این است که بسیاری از این کارگاه‌ها وضع مساعدی ندارند. اگر شما از لالجین بازدید کنید می‌بینید در داخل خانه‌ها فضایی به‌عنوان کارگاه ایجاد کرده‌اند و در یک فضای نمور بدون نور به شیوه‌ای کاملا سنتی کار می‌کنند. لازم است دولت برای اصلاح این کارگاه‌ها و بهبود وضع‌شان کمک کند.

 

مهندسی مواد یکی از رشته های مهندسی است که به درستی لقب مادر رشته های مهندسی را به خود اختصاص داده است. این رشته به عنوان یک رشته مستقل، قدمتی حدود هفتاد ساله دارد. در ایران نیز از حدود ۴۰ سال قبل این رشته در دانشگاه‌های کشور تدریس می‌شود. به جرات می‌توان گفت که اکثریت قریب به اتفاق مصنوعات بشری که در اطراف می‌بینیم. حاصل تلاش مهندسین مواد است. اگر به اتومبیل، قطار و هواپیما توجه کنیم، قسمت‌های اصلی آن مثل بدنه، شیشه و موتور از مواد تشکیل شده است. در ساختمان‌ها تمام قطعات فلزی بکار رفته در اسکلت ساختمان، تمام مواد اولیه سیم کشی، مواد بکار رفته در لوله کشی‌های آب، شوفاژ، گاز، وسایل و لوازم خانگی و… تماماً به مهندس مواد مربوط می‌شود. در حال حاضر رشته مهندسی مواد در سطح دانشگاه‌های ایران در مقطع کارشناسی در سه گرایش دانشجو می‌پذیرد که عبارتند از: متالورژی استخراجی، متالورژی صنعتی و سرامیک.

گرایش متالورژی استخراجی

گرایش متالورژی استخراجی یکی از زیرمجموعه های رشته مهندسی مواد است. کشور ایران جزء معدود کشورهای جهان بشمار می رود که دارای معادن متنوع و غنی از فلزات است. با وجود این مزیت نسبی، متأسفانه هنوز ما نتوانسته ایم به جایگاه واقعی خود در تولید فلزات در جهان برسیم. در ایران در حال حاضر فقط فلزاتی نظیر آهن، مس، سرب، روی و آلومینیوم بصورت انبوه تولید می شود. هنوز ما وارد کننده فلزاتی نظیر تیتانیم، منیزیم، کبالت و … هستیم. حتی باید اشاره کرد که بحث روز ایران در رابطه با غنی سازی اورانیم، با وجود معادن حاوی اورانیم اخیراً مورد توجه قرار گرفته، که یک بحث کاملاً متالورژیکی است. در حقیقت باید از متخصصین امر استخراج فلزات بعنوان متولیان تولید فلز اورانیم نام برد. بنابراین دیر یا زود ایران باید تولید دیگر فلزات مهم صنعتی و استراتژیک را آغاز کند. این مسئله جز با کمک نیروهای متخصص امکان پذیر نیست.
در این رشته به هیچ وجه در مورد معدن کاری و استخراج معادن بحث نمی شود. این جزء مواردی است که به فارغ التحصیلان رشته مهندسی معدن مربوط می شود. بلکه کار فارغ التحصیلان این رشته هنگامی آغاز شده که سنگ معدن حاوی فلز در محل کارخانه تحویل گرفته می شود.
در این گرایش دانشجویان، اصول و مبانی علمی استخراج فلزات را آموزش می بینند. در کنار آموزش فناوریهای متداول تولید فلزات، روشهای نوین تولید فلزات نیز تدریس می شود.
از دیگر زمینه هایی که در این گرایش آموزش داده می شود میتوان به خوردگی و از بین رفتن فلزات و روشهای جلوگیری از آن و روشهای پوشش دهی فلزات اشاره کرد. گفتنی است که در حال حاضر ۳۳% از درآمد ناخالص ملی کشور آمریکا بواسطه مسئله خوردگی انواع سازه ها، اتومبیلها، صنایع و …. تلف می شود. این نشان دهنده اهمیت علم خوردگی فلزات است. همچنین با عملیات خاص میتوان در سطح فلزات، پوششهای خاصی ایجاد کرد که خصوصیات سطحی فلزات را بطور چشمگیری بهبود داد. بعنوان مثال میتوان با ایجاد پوششهای خاص سختی سطح فلزات را تا پانزده برابر افزایش داد. یا با ایجاد پوششهای مناسب در سطح فلزی مثل آهن، آنها را در محیطهای خورنده ای مثل اسید سولفوریک به راحتی بکار برد. دانشجویان جزء مواردی که در این رشته با آن آشنا می شوند خوردگی و روشهای جلوگیری از آن و علم پوشش دهی فلزات است.

زمینه های اشتغال:

دانش آموختگان این گرایش علاوه بر کار در کارخانجات تولید فلزات نظیر تولید فولاد و ذوب آهن، مس، آلومینیوم، سرب و روی و … می توانند در مراکز تحقیقاتی در ارتباط با تولید فلزات مشغول به کار شوند. همچنین در صنایعی مثل نفت و پتروشیمی در ارتباط با مسائل بسیار مهم و حساس خوردگی فعالیت کنند.

زمینه های ادامه تحصیل:

دانشجویان پس از اخذ مدرک کارشناسی می توانند این رشته را در ایران در سطوح کارشناسی ارشد و دکتری ادامه دهند. دانشگاه علم و صنعت ایران تاکنون بیش از ده دوره فارغ التحصیل دوره دکتری در این گرایش داشته است و هم اکنون فارغ التحصیلان آن در دانشگاههای معتبر ایران و مراکز صنعتی و تحقیقاتی مشغول به کار هستند.
برای آن دسته از فارغ التحصیلان کارشناسی نیز که قصد ادامه تحصیل در خارج از کشور را دارند، با توجه به سابقه خوبی که دانشجویان ایرانی در خارج از کشور داشته اند، دانشگاههای خارجی به خوبی پذیرای فارغ التحصیلان این گرایش هستند.

گرایش متالورژی صنعتی

رشته متالورژی صنعتی یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. در مهندسی مواد شناخت ساختار مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص در جهت افزایش زمینه‌های کاربردی و طراحی مواد نو و ترکیبات جدید از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
با توجه به نام و محتوی این رشته ملاحظه می‌شود که در این رشته از علم شناخت فلزات و آلیاژها در جهت کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. علم متالورژی که یکی از شاخه‌های علم مواد می‌باشد در زمینه طراحی و تولید آلیاژهای صنعتی کاربرد دارد. کلیه قطعات مکانیکی که در صنایع مختلف بکار می‌رود از فلزات و آلیاژهای گوناگونی ساخته شده اند. انواع فولادها و چدن‌های آلیاژی، آلومینیم و آلیاژهای آن، مس، منیزیم، روی و سایر فلزات به‌طور وسیع در ساخت انواع قطعات صنعتی مورد مصرف قرار می‌گیرند. این قطعات در صنایع مختلف به‌خصوص صنایع خودروسازی، هوا- فضا، هواپیماسازی، پتروشیمی، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌های فضایی، حمل‌ونقل، صنایع نظامی به‌کار می‌روند.

زمینه‌های کاربردی جدید:

رشته متالورژی صنعتی علاوه بر کاربردهای متداول که در صنایع گوناگون دارد در جهت طراحی و تولید مواد پیشرفته به‌سرعت در جهان در حال توسعه می‌باشد. مواد مغناطیسی نو با خواص برتر، استفاده از مواد مرکب (کامپوزیت) پایه فلزی‌، ساخت مواد پیشرفته از طریق ترکیبات بین‌فلزی، ‌استفاده از آلیاژهایی که می‌توانند جایگزین اعضای بدن انسان شوند، ایجاد آلیاژهای سبک جهت تولید قطعات حساس، ‌طراحی و تولید آلیاژهایی که در دماهای بالا به‌کار می‌روند،‌ طراحی آلیاژهایی که در شرایط ویژه و سخت کاربرد دارند مثال‌هایی از کاربرد رشته متالورژی صنعتی در تولید مواد پیشرفته می‌باشد. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولورژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته متالورژی صنعتی می‌تواند نقش اساسی در جهت توسعه این‌گونه مواد پیشرفته ایفا نماید. دراین راستا در ایران و به‌خصوص دانشگاه علم و صنعت ایران در سال‌های اخیر تحقیقات علمی گسترده‌ای صورت گرفته است و دانشکده مهندسی مواد و متالورژی به عنوان قطب علمی مواد پیشرفته کشور شناخته شده است. پژوهش و تحقیقاتی که در این رشته و با همکاری با سایر مراکز علمی جهان صورت می‌گیرد در قالب مقالات علمی در معتبرترین مجلات جهان به‌چاپ می‌‌رسد.

زمینه‌های اشتغال و ارتباط با سایر رشته‌ها:

به‌دلیل کاربرد وسیع مواد و به‌خصوص فلزات در ساخت کلیه قطعات صنعتی می‌توان به زمینه اشتغال دانش‌آموختگان این رشته در صنایع گوناگون پی‌برد. در بخش دولتی شرکت‌ها و کارخانجات بزرگ نظیر تولید فولاد، ذوب‌آهن، صنایع خودروسازی،‌ صنایع هوا- فضا، صنایع نظامی و صنعت نفت،‌پتروشیمی و … و در بخش خصوصی اکثر کارخانجات تولید قطعات صنعتی به‌خصوص در صنایع خودروسازی، ساختمان‌سازی،‌ معادن ‌و صنعت سیمان می‌تواند زمینه‌های جذب دانش‌آموختگان رشته متالورژی صنعتی را فراهم سازد. این رشته‌ ماهیتاً‌ ارتباط نزدیکی با دو رشته مهندسی مکانیک و مهندسی صنایع دارد واکثر پروژه‌های صنعتی به‌صورت کارگروهی و تیمی به انجام می‌رسد.

زمینه‌های ادامه تحصیل در ایران و جهان:

دانش‌آموزانی که علاقه‌مند به درک عمیق پدیده‌ها و رفتار مواد مختلف و یافتن کاربردهای نوین و طراحی مواد جدید متناسب با نیازهای روزافزون بشری می‌باشند و همچنین علاوه‌بر داشتن علایق مهندسی،‌ خود را به علوم نیز نزدیک حس می‌کنند می‌توانند در این رشته موفق باشند.

گرایش سرامیک

رشته سرامیک یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. وظیفه اصلی یک مهندس مواد در ابتدا شناخت ساختمان مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص است و در مواردی دیگر با توجه به نیاز کاربردی که وجود دارد مواد جدید و ترکیبات جدید را طراحی نماید.
اما رشته سرامیک به عنوان یک زیر شاخه رشته مواد چیست؟
در ابتدا با شنیدن نام سرامیک هر انسانی به یاد ظروف سفالین می‌افتد و بسیاری فکر می‌کنند که رشته مهندسی سرامیک یک رشته هنری است و گروهی دیگر این تصور را دارند که این رشته محدود به ساخت محصولاتی چون ظروف سفالین، کاشی یا چینی می‌باشد. اما نکته قابل توجه در رابطه با این شاخه از علم مواد این است که با شناخت و ورود دست‌آوردهای آن به دنیای صنعت یک مرحله جدید و یک تحول بزرگ پدید آمد. این شاخه که بسیار هم جوان است ‌سبب شد تا تحول بزرگی درصنایع فضا، الکترونیک، اپتیک، پزشکی و بسیاری از علوم دیگر پدید آید.
بطور کلی اگر تعریفی از سرامیک به شکل ساده و ابتدایی بدهیم باید بگوییم که مواد سرامیک عبارتند از مواد معدنی غیرفلزی. کافی است که به اطراف خود نگاه کنید، هر آنچه که جزء مواد آلی (مانند پلاستیک، چوب و لاستیک)و فلزی نباشد سرامیک است. پس می‌بینیم که در دنیای کنونی سرامیک‌ها ما را محاصره نموده‌اند. شیشه‌ها از جمله شیشه‌های ساختمانی، اپتیک، فیلترهای بسیار دقیق اپتیکی، مصالح ساختمانی از جمله سیمان، کاشی،‌ چینی بهداشتی، نسوزها و کلاهک‌ها و پوشش‌ بیرونی موشک‌های فضاپیما و قطعات اصلی کامپیوتر‌ها، اجزای درونی قطعات الکترونیک از جمله Ic ها، خازن‌ها،‌ مقاومت‌ها،‌ ایمپلانت‌ها و بسیاری از قطعاتی که جایگزین اعضای بدن انسان می‌شود، فروالکتریک‌ها، فری مغناطیس‌ها و فوق‌هادی‌ها و بسیاری کاربردها و مواد دیگر که همه و همه مدیون شناخت و بوجود آمدن رشته سرامیک است. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولوژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته سرامیک با دوشاخه بایو سرامیک‌ها و نانو سرامیک‌ها در این رشته‌ها مطرح می‌باشد.
به طورکلی سرامیک‌ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می‌شوند. در ایران به شکل عمده صنعت سرامیک متمرکز بر تولید سرامیک‌های سنتی است که شامل صنایع شیشه،‌ چینی،‌ کاشی،‌سیمان،‌ نسوز و … بوده است. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکترا درداخل کشور وجود دارد، وضعیت ادامه تحصیل در دانشگاه‌های خارج از کشور نیز در این رشته بسیار مطلوب می‌باشد و این رشته بسیار مورد توجه جوامع صنعتی و دانشگاهی جهان است.
از دیدگاه وضعیت بازار کار،‌ با توجه به رشد قابل توجهی که این صنعت در ایران داشته و دارد، بازار کار مناسبی را می‌توان برای آن متصور شد. هر چند با ظرفیت قابل ملاحظه‌ای که سالانه در این رشته جذب دانشگاه‌ها می‌شوند تا حدودی از قطعیت این سخن کاسته می‌شود. نزدیکی این شاخه از مهندسی با رشته‌های فیزیک و شیمی بیش از تمامی رشته‌هاست و بسته به شاخه‌های خاص به هر یک از دو رشته فیزیک و شیمی کاربردی نزدیک می‌شود. دانش‌آموزانی که علاقمند به درک عمیق‌تر علل پدیده‌های رفتاری مواد مختلف و یافتن کاربردهای نوین و طراحی مواد جدید متناسب با نیازهای روزافزون بشری می‌باشند و به طور کلی علاوه بر داشتن علایق مهندسی خود را به علوم نیز نزدیک حس می‌کنند، می‌توانند در این رشته موفق باشند.
درهرحال کشور ما دارای خلاء های بسیاری برای محصولات و شاخه‌های جدید و نوین سرامیکی است.همگام با توسعه همه جانبه کشورنیاز فراوانی به مهندسان و دانشمندان تحصیل کرده در این رشته وجود خواهد داشت و هر فرد متخصص با دارا بودن جدیت، اعتماد به نفس و پشتکار می‌تواند بازار کاری مناسبی برای خود پدید آورد.

 

ماهیت کار

مهندسین مواد دست اندر کار استخراج، توسعه دادن، عمل آوردن، و امتحان کردن موادی هستند که در تولیدفراورده های گوناگون، از چیپهای کامپیوتری و صفحات تلوزیون گرفته تا چوب گلف به کار میروند.آنها با فلزات، سرامیکها، مواد پلاستیکی، نیمه هادیها، و ترکیباتی از موادی که به آنها کامپوزیت (مواد مرکب) می‌گویند، برای بوجود آوردن موادی که دارای خصوصیات خاص مکانیکی، الکتریکی و شیمیائی باشند کار میکنند. از جمله کارهای آنها انتخاب مواد برای کاربردهای جدید نیز میباشد .
امروزه پیشرفتهای جدیدی در مهندسی مواد حاصل شده که به مهندسین این امکان را میدهد تا مواد را به روشهای گوناگونی به کار برند. بعنوان مثال ، مهندسین مواد با استفاده از فرایندهای پیشرفته ، الکترونها و نوترونها به توانائی تولید مواد در سطح اتمی دست یافته اند و نیز قادر به شبیه سازی خصوصیات مواد و اجزای آنها توسط رایانه شده اند .
مهندسین مواد متخصص در فلزات را مهندسین فلزات و متخصص در سرامیک را مهندسین سرامیک گویند. اکثریت مهندسین فلزات (متالوژی) در یکی از سه شاخه اصلی یعنی استخراج یا شیمیائی ، فیزیکی و یا فرایند کار میکنند .
متالوژیستهای استخراج با جدا کردن فلزات از سنگهای معدنی و پالایش وآلیاژ سازی آنها برای بدست آوردن فلزات مفید سر و کار دارند. متالوژیستهای فیزیکی طبیعت ، ساختار و خصوصیات فیزیکی فلزات و آلیاژهای آنها را بررسی کرده و در روشهای تبدیل آنها به محصولات نهائی مورد استفاده قرارمیدهند. متالوژیستهای فرایند ، روشهای فلزکاری مانند ریخته گری ، کوبیدن ، گرد کردن و شکل دهی را بوجود آورده و توسعه میدهند. مهندسین سرامیک مواد سرامیکی را تولید کرده و روشهای تبدیل آنها را به فراورده های مفید ایجاد میکنند. سرامیک به تمامی مواد غیر آلی و غیر فلزی که عموما در روند تبدیل نیاز به حرارتهای بالا دارند گفته می شود .مهندسین سرامیک بر روی موادی گوناگون از شیشه آلات گرفته تا قطعات اتومبیل و هواپیما ،‌ خطوط ارتباطی فیبر نوری ، کف پوش و عایقهای الکتریکی کار می کنند .

تحصیل در این رشته:

به طور کلی در مقطع کارشناسی ارشد این رشته دارای گرایش های زیر می باشد: شکل دادن فلزات-ریخته گری- جوشکاری- استخراج فلزات – سرامیک- حفاظت و خوردگی مواد- شناسایی- انتخاب وروش ساخت مواد فلزی.
دانش آموختگان مهندسی خوردگی و حفاظت مواد در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:
· اصلاح وبهبود خواص آلیاژهای مورد استفاده در صنعت از نظر خوردگی
· حفاظت فلزات و آلیاژها در محیط های مورد استفاده (ممانعت کننده ها)
· حفاظت کاتدی و آندی خصوصا در مورد لوله های زیرزمینی و تاسیسات دریایی
· کاربرد پوشش های مختلف غیر فلزی در صنایع
· تهیه مواد کاهش دهنده خوردگی ، مواد پاک کننده ، مواد آبکاری ، پوشش ها و بهبود کیفیت آنها.
دانش آموختگان مهندسی مواد – شناسایی ، انتخاب و روش ساخت مواد فلزی ، در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:
· طراحی و ارائه روش های ساخت .
· بررسی علل تخریب و ارائه روش های مناسب برای جلوگیری از آن
· همکاری در زمینه ؤ طراحی ، تاؤسیس و گسترش مراکز صنعتی و آموزش کشور
دانش آموختگان مهندسی شکل دادن فلزات ، توانایی انجام امور تخصصی در زمینه های زیر را کسب می نمایند:
· تحلیل و طراحی فرآیندهای شکل دادن از قبیل آهنگری ، نورد، اکستروژن ، شکل دادن ورق و جز آن
· تحلیل اثر پارامترهای مختلف بر فرآیندهای شکل دهی فلزات
· تحلیل رفتار میکرو و ماکرو فلزات به هنگام شکل دادن و کنترل ساختار و بهبود خواص مکانیکی
· تحلیل قابلیت شکل پذیری و کارپذیری سرد و گرم فلزات و آلیاژها
· پژوهش درباره روش های شکل دهی از قبیل روش های سریع شکل دهی ، سوپر پلاستیک و به کارگیری آنها در صنایع داخلی
دانش آموختگان متالورژی و مواد – استخراج فلزات در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:
· مبانی علمی و تکنولوژی فرآیندهای تهیه و تصفیه فلزات شامل تئوری فرآیندهای پیرومتالورژی ، هیدروالکترو متالورژی و پژوهش در این زمینه ها
· اصول شبیه سازی فرآیندهای متالورژی استخراجی
· بررسی فنی و اقتصادی تولید فلزات
دوره کارشناسی ارشد “جوشکاری ” به منظور تربیت نیروهای متخصص در زمینه اتصالات مواد مختلف (اعم از فلزی و غیر فلزی ) برای صنایع و مراکز تحقیقاتی و آموزشی برنامه ریزی شده است .
دانش آموختگان این گرایش در زمینه های زیر توانائی کسب می کنند:
· طراحی و ارائه روش های اتصالات مواد در ساخت و تولید بر مبنای استانداردهای بین المللی
· بررسی علل تخریب در اتصالات و ارائه روش های مناسب برای جلوگیری از آنها
· آزمایش های کنترل کیفی بر مبنای استانداردهای بین المللی و تعیین کیفیت قطعه کار
· بهینه سازی شرایط جوشکاری در واحدهای مختلف صنعتی و نوآوری در صنایع
· فعالیت های آموزشی و تحقیقاتی در مراکز آموزش عالی و تحقیقاتی و صنایع کشور در رابطه با علوم و فنون اتصالات و کنترل کیفی آنها.
دانش آموختگان گرایش کارشناسی ارشد ریخته گری در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:
۱ – افزایش بهره وری واحدهای صنعتی ریخته گری در کشور
۲ – طراحی قطعات ریخته گری وانتخاب مواد و روش ریخته گری مناسب برای تولید آنها
۳- بررسی علل ایجاد عیوب در قطعات ریخته گری وارائه راه های مناسب برای رفع آنها
۴ – طراحی و برنامه ریزی ذوب و ریخته گری آلیاژهای پیشرفته و جدید مهندسی
۵ – طراحی واحدهای صنعتی ریخته گری
۶ – برنامه ریزی در جهت تقویت سطح علمی واحدهای صنعتی ریخته گری در کشور
۷ – تشکیل و ارتقای سطح واحدهای خدمات مهندسی و مراکز تحقیقاتی ریخته گری
۸ – فعالیت های آموزشی وتحقیقاتی در مراکز آموزش عالی و مؤسسات تحقیقاتی کشور

دانشگاهها

برخی از دانشگاههایی که از طریق آزمون سراسری اقدام به پذیرش دانشجو در گرایشهای مختلف این رشته می کنند عبارتند از: دانشگاه تربیت مدرس- دانشگاه تهران- دانشگاه سمنان- دانشگاه علم و صنعت- دانشگاه صنعتی شریف- دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی- دانشگاه اصفهان

فرصتهای شغلی

امروزه مهندسی متالورژی و مواد، نقشی کلیدی در پیشرفت صنایع فوق مدرن و جدید مانند صنایع هسته‌ای، صنایع انرژی، تکنولوژی پزشکی و کاربرد‌های فضای و نظامی داشته و تحقیقات کاربردی و پایه‌ای‌ در متالورژی و مواد، پیوسته افق‌های جدیدی را فرآوری پیشرفت تمدن بشری‌ گشوده است .
از آنجائیکه مواد ، واحدهای سازنده تمامی تولیدات می باشند ، مهندسین مواد در طیف وسیعی از صنایع تولید کننده به کار مشغولند. درصد بالائی از این مهندسین در صنایع مربوط به فلز ، قطعات الکترونیکی ، وسائل حمل و نقل تجهیزات صنعتی کارمی کنند . نیاز به مهندسین مواد در کار تولید مواد جدید برای مواد الکترونیکی وپلاستیکی رو به افزایش است.

هنرمند سفالگر به تقلید از آفریدگارش گل را برمی گزیند ، تا هنری بیافریند شگفت انگیز ، او با دستانش می آفریند ، حال باید در آن روح بدمد !! او از روح هنرمندانه اش در آن دمید تا هنری بوجود آورد. او با خود شمه ای از عالم ملکوت را با روح هنرمندانه‌اش بزمین آورد تا در قالب هنرمند به بازآفرینی بنشیند. اولین بار شاید انسان با الهام از گل های خشک شده در کنار آتش حین پخت غذا اندیشه سفالگری به ذهنش آمد . به روایت تاریخ ایرانیان اولین سفالگران بودند ، و اختراع آن را به زنان نسبت داده اند ، پر بیراه نیست که دقت و ظرافت زنانه بوجود آورنده این هنر ستودنی باشد .

 نقشهای روی سفال کتابی است پر رمز و راز که اندیشه های انسانهایی پیش از تاریخ را بر ما مکشوف می کند. باستان شناسان و محققان از طریق این نقشها، تاریخ اجتماعی انسانهای آن دوره را به نگارش در آوردند. در این مجموعه ما سعی کرده ایم به معرفی این هنر بپردازیم. تا هم علاقمندان به این رشته با تاریخچه این هنر بیشتر آشنا شوند و هم کسانی که می خواهند به این هنر بپردازند از مراحل خلق این آثار بیشتر بدانند. ما سعی کردیم تنها به معرفی کوتاه برای علاقمندان بسنده نکنیم و گامی فراتر برای کسانی که به این هنر می پردازند برداریم و بصورت تخصصی درباره مواد ساخت، مراحل تولید و بحث آسیب شناسی (که بحث کم وبیش جدیدی در مقوله آثار هنری است) بپردازیم تا از این طریق بستر مناسبی برای مطالعه هنرهای سنتی فراهم کنیم .

تاریخچه سفال پیش از اسلام

در شش هزار سال پیش ازمیلاد اولین نشانه پیدایش کوره پخت، درصنعت سفال دیده می‌شود و در سه هزار و پانصد سال پیش از میلاد چرخ سفالگری ساده ای که با دست حرکت می‌کرد ساخته شد. پیدایش چرخ سفالگری تحوّل بزرگی را در ین صنعت بوجود آورد.
از آغاز نیمه سده گـذشته باستان شناسان تعـداد زیادی ظروف سفالی و اشیاء دیگـر در منطقه ای از مشرق ایران تا عراق و از قـفـقاز با دره سند را از زیر خاک بـیـرون آوردند. سفالهـای پـیش از تاریخ که در این مـنطقه وسیع یافت شده در شیوه و سبک ساختـن تـقـریـبا با مخـتصر تـغـیـیر یکـنواخت و در سطح فـنی بطرز اعـجاب انگـیزی پـیـشرفـته است. نخستین نمونه های آن از شوش در ایلام که اولین سکونت گـاه ایرانیان در پای فلات ایران بود بـدست آمد.

 سـفالهـای شوش نه تـنهـا مربوط به خود شوش است بلکه سفالینه هـایی که از تـپه موسیان در 160 کیلومتری شوش و از سومر و تـل حلف در عراق و از شمال غربی هـندوستان و بلوچستان، یا از فلات ایران در تـپه گـیان و تـپه حصار و تورنگ تـپه و سیلک، یا در قسمت شرق تا آنائـو که امروز در تـرکستان روسیه است جزو طبقه سفالهای شوش نامیده می‌شود. سفالهـایی که بـنام شوش اول معـروف است مـتعـلق به زمانی است که از 3500 تا در حدود 2500 پـیش از میلاد مسیح می‌باشد. در اینجا باید متـذکـر شد که مردمانی با تـمدن نوسنگـی نیز در ایالت کانسوی چـین پـیدا شدند و ظروف سفالی آنهـا ویـژگـیهـایی هـمانـند ظروف سفالی شوش از لحاظ روش و فن تولید دارد.

سفال نقاشی شده سیلک

کهـنـترین ظرفی که در ایران یافت شده است، ظرف سیاه دود آلودیست که هـمانـند قـدیمی‌تـرین ظروف سفالی است کهن در جاهـای دیگـر پـیـدا شده است. نخـستیـن ظرفـهـای سفالی که با روش کربن 14 تاریخ آن بـدست آمده و متعـلق به هـزارهً چـهـارم پـیش از میـلاد مسیح است در بـین النهـرین یافت شده است. کهـنـتـرین سفالی که در ایران یافت شده مـتعـلق به هـمان دوره است. این ظرف دست ساز نسبتـاً ابتدایی به دنـبال خود ظرفی سرخ با لکـه های سـیـاه نـاشی از پـخـت ناقـص داشـت. پـیـشرفت فـنی در حرفه کوزه گری سبب بوجود آمدن سبک جـدیـدی شد، این سبک با تـغـیـیرات و وقـفـه هایی که داشت بـیش از 2000 سال در بعـضی از مناطق فلات ایران دوام کرد.
معـروفـتـرین پـیـشرفـتهای فـنی در رشته سفالینه سازی از این قـرار است :
1- بـدنه ای از خاک رس ظریف که بدون تـردید آبـدیـده شده است. این ظرف در کوره پـخـته می‌شد و رنگ آن لیموئی، کرم، زرد، صورتی یا گـاهـی اوقات سرخ تـیـره بود. تـیـغـه های کـرم یا لیمویی رنگ که پـیـدا شده است نشان می‌دهـد که پـخـت آن در اتـمسفـر احـیا کـنـنده ای انجام شده است.
2- تمام ظروف دارای ضخامت یکـنواخت است، آنهـایی که بـلنـدیـشان بـیش از 10 سانـتـیمتر بود 0.3 سانـتیمتر ضخامت داشتـند و بزرگـترین آنها که پـیـدا شده است 30 سانتی متر ارتـفاع و 0.95 سانتی متر ضخامت داشت.
3- گـردی کامل و بعـضی عـلاماتی که در موقع چرخ دادن آن بـدست آمده نشان می‌دهـد که لااقـل در آنروز چرخ کوزه گـری با سرعـت کم که پـیـش درآمد چرخـهـای فعـلی کوزه گـری است به کار برده می‌شده است.
4- تمام ظروف پـیدا شده در دوغ آب خاک رس بـسـیار نـرمی‌فـرو برده شده بود که سطح آنهـا را اینـقـدر صاف کرده است.
5- یک ماده رنگی که از گـرد اسید آهـن آبـدار و اکسید منگـنـز ساخته شده بود درآمیخـتهً فوق به کـار بـرده می‌شد. در پـخـت دوم این رنگـهـا سیاه و قهـوه ای سیر می‌شد.
6- پـیش از پـایان هـزاره چـهـارم قـبـل از میـلاد چرخ کـندر و کوزه گـری بصورت چرخ تـند امروزی درآمد. لااقـل این موضوع در مورد سفالهـایی که سیلک در مرکـز ایران تـپـه حصار در شمال شرقی ایران پـیدا شده است، صدق می‌کـند.
7- تـقـریـباً در هـمان زمان نوعـی از کوره در ایران بوجود آمد که آتـشخـانه آن در زیر محـل سفالهـا بود و یک در آجری آنهـا را از هـم جـدا می‌کرد، کوره ها باید از این نوع باشـند. تا نظارت و بـررسی اتـمسفـر لازم برای تولید رنگـهـای کرم و نخودی عـملی باشد. این نوع کوره هـا هـنوز در سراسر کـشور از طرف کوزه گـران و آجرپـزان به کار برده می‌شود و هـنوز هـم رنگ نخودی را برای آجر تـرجـیح می‌دهـند.
8- سفالهـای قالبی در تـپه حصار و تـل باکـون در جـنوب ایران پـیـدا شده است. در قـسمتهـای مخـتـلف کشور قالبهـای گـلی پخـته شده برای تولید زیاد مجسمه های متعـلق به سالهـای 2500 تا 1750 قـبل از مسیح بدست آمده است.
9- سفالینه های خاکستری رنگ با لعـاب سیاه درخشان ابـتـدا در حدود 2000 پـیش از مسیح در تـپـه حصار و در سیلک بوجود آمد. این سفالهـا که در کورهً احیا کـنـنده پـخـته شده اند، اولین نوع سفالسازی لعـابی است که از آن اطلاع داریم. اینجا بجاست یادآور شویم که لعـابکـاری سفال در قرون وسطی در کاشان مـتـداول گـردید، و کاشان تـنـها چـند کیلومتر دورتر از سیلک است.
تـمام این پـیـشرفـتهـای فـنی در مـدت کـوتاهـی سفالسازی را یکی از حـرفـه های سامان یافـته کـرد. و از آن تاریخ تا کـنون به هـمین نحـو باقـی مانده است. اما مهـارت و استادی کوزه گـران باستان تـنـهـا از نظر فـنی نبوده است، زیـبایی این فراورده هـا فوق العـاده است. به کار بردن رنگـیزه های اکسیدی با قـلم مـو با حرکات متـوالی کاملا مشهـود است. تـزئینات نقـش حـیوانات و نباتات را تـقـریـبا با طرح هـندسی دقیق نشان می‌دهـد.

تاریخچه سفال دوره اسلامی

تازیان در زمان کوتاهـی سراسر خاک ایران را گـشودند، اشغـال ایران از طرف تازیان ابـتـدا اثـری در کار سفالسازی نـداشت، اما وقـتی که در سال 750 میلادی خانواده ایرانی ابوالعـباس بر تخـت خلافت بغـداد تـکـیه زد، فعـالیت فرهـنگی ایرانیـان بار دگـر آغاز گـردید.
اسلام بکار بردن ظرفـهـای گـران قـیمت فـلزی به ویـژه زر و سیم را غـدغـن کرده است. از اینرو بار دگـر طبقه حاکمه خریدار ظرفـهـای سفالی شدند و آماده شدند که سفالهـایی که بـسیار خوب آراسته شده و از لحـاظ هـنری در سطح والایی قـرار داشت بخـرند. رفـته رفـته پـیـشیـنه سفالگـری در بـسیاری از مراکز سفالسازی ایران بـنـیاد گـرفت و صاحبان این کارگـاهـها استادان فـن را بکـار گـرفـتـند.
نوشته ای که در سنگ محـراب امامزاده یحیی ورامین در نزدیکی تهـران هـست، افـتخـار ساختـن محـراب را به سه کس یعـنی سفالساز، طراح نقـشه و خوش نویس می دهـد.
از لحاظ تاریخـی دروه اسلامی ‌به سه بخش تـقـسیم می‌گردد:
1- دوره اولیه اسلامی‌تا آغاز سده یازده میلادی
2- دوره میانه اسلامی‌شامل پادشاهـی سلجوقـیان و مغـولهـا
3- دوره متاخر اسلامی‌از زمان صفویه تا به امروز

دوره اولیه اسلام

در دوره اولیه اسلام، سفالساز افـتاده و مـتواضع ایرانی در هـمان زمینه پارتـهـا و ساسانـیان کار می‌کـرد. ظرفـهـای وی بی لعـاب بود و در قـالب فشاری هـا آن را آراسته کرده، تـزیـین می‌داد و یا ظرفـهایی از لعـاب آبی یا فـیـروزه ای می‌ساخت. اینگونه قالبهـای فشاری از خاک رس بی لعـاب ساخـته می‌شد و پـیش از پـخـتـن آن را برای آرایش ظرف کنده کاری می‌کردند.
در دوره اولیه سفالگـری ظرفـهـای چـیـنی که از چـین آورده شد سبب تـشویق و تحـریک ایرانیان در توسعـهً صنعـت سفالسازی شد. ثـعالبی و بـیـرونی دو نفـر از مورخین مشهـور دربارهً انواع سفالهـایی که از چـین آورده شد شرحی نگـاشته و مرغوبـیت آن را ستوده اند.
محـمد بن الحسین می‌نویسد که فرماندار خراسان در سال 1059 میلادی بـیست تـکه ظروف چـینی از کشور چـین دریافت کرد و آن را به بارگـاه خـلیفهً بغـداد فـرستاد؛ و سفالسازان داخلی را تـشویق به ساخـتن سفالهـایی شبـیه به آن کـرد. در حقـیـقـت در اثـر تـشویق فرمانداران و حـکام محـلی، نوآوری هـا و اخـتراعـات زیادی در فـن بـدل چـینیسازی و تـقـلـید چـیـنیهای دوره تانگ در ایران بوجود آمد. سفالسازان ایرانی در تـقـلـید از چیـنـیهای سبک تانگ در ایران بوجود آمد. سفالسازان ایرانی در تـقـلـید از چـیـنـیهای سبک تانگ آنقـدر استاد بودند؛ که در نظر اول هـمه مصنوع آنهـا را بجای چـینی اصل می‌گـرفـتـند.
کوششی که سفالسازان ایرانی در تـقـلید چـیـنـیهای کشور چـین در دوره های اولیهً اسلام کرده اند سبب کشف مجـدد لعـاب مینایی قـلع گـردید.

 

در سدهً هـشتم پـیش از میلاد مسیح آشوریهـا اکسید روی را در لعـابهـای سربی خود برای بدست آوردن رنگ سفـید کـدر به کار برده اند. چون آخرین کار برای این فن در خاور نزدیک را می‌توان از آجرهای لعـابی که در شوش و تخت جمشید در سدهً پـنجم ساخته شده است ثابت کرد؛ بنابراین وقتی می‌گوئیم بعـد از 1500 سال دوباره آن را بازیافـتـند بی دلیل نیست. این لعـاب جـدید که سطح کاملا سفـید درست می‌کرد، کاربرد گـل و رس سفـید را از بـین برد و از ایران به سرعـت به تمام کشورهای اسلامی‌تا اسپانیا گسترش یافت. در آنجا پایه و اساس سفالسازی اسپانیایی - آفریقایی گردید که در جزیرهً اسپانیایی مایورکا ساخـته می‌شد؛ از آنجا به نام ماجولیکا به ایتالیا آمد و طولی نکشید که ایتالیا نیز آن را تولید کرد. از ایتالیا به آلمان و هـلـند و انگـلستان رفت. در هـلـند و انگـلستان به نام چـینی آلات دلـفـت معـروف گردید.
یکی دیگر از اختراعات ایرانیان در صنعـت سفالسازی رنگهـای مینایی بود که قبلا در سال 883 میلادی آغاز گـردیده بود. اشیائی که رنگ مینایی بر آنهـا زده شده است - سفالسازان چـینی هـیچگـاه این رنگ را به کار نبرده اند - در کارگاه هـهای کوزه گـری فوسطاط نزدیک قاهـره و در عـراق پـیدا شده است. ولی بـیـشـتر دانشمندان امروزه بر این باورند که رنگ مینایی یک اختراع ایرانی است. رنگ مینایی در اسپانیای افـریقا در کارگاه هـای کوزه گـری معـروف پاتـرنا و والنسیا به کار برده می‌شد، و در سال 1500 میلادی به ایتالیا رسید.
سه نوع رنگ مینایی وجود دارد :
1- رنگ مینایی طلایی ساده روی زمینه سفـید.
2- رنگ مینایی جگـری در زمینه سفـید یا مخـلوط با سایر رنگـهـا.
3- رنگ مینایی چـند رنگ با درخشندگی فلز مس یا نـقره، یا اگـر روکش آن بسیار نازک باشد، رنگ مینایی زرد، قهـوه ای یا زیـتونی بر زمینه سفید.رنگ مینایی در زمان سلاطین سلجوق و مغـول در کاشان به اوج تـکامل خود رسید.

دوره میانه اسلامی

در زمان سلجوقـیان ( 1037 - 1147 میلادی ) جهـش چشمگـیری در تـمام هـنرهـا، صنایع و عـلوم پـدید آمد. با اینکه سلجوقیان در اصل ترک بودند ولی خود را با روش زندگی ایرانیان تطبـیق دادند. در مورد سفالسازی این دوره باید گـفت "عصر طلایی چـینی سازیست"؛ در این دوره تمام روشهـای فـنی شناخته شده به کار برده می شد: حـکاکی، برجسته کاری، شبکه سازی، قـلمزنی رنگ زیر یا روی لعـاب، مطلا کاری و میناکاری. چـنین بنظر می آید که در آن دوره نقاشان و طراحان استاد سفالساز را یاوری میکردند و این امری عادی بوده است.
کوشش مستمر سفالسازان ایرانی برای اینکه بـتوانـند با چـینیهـا و لعـابهای ساخت کشور باستانی چین برابری کـنـند موجب بوجود آمدن دو اخـتراع در ایران گـردید، اولین اختراع ترکیب خمیر نرم با آمیخته زیادی از دُر کوهـی و دیگر کشف مجدد لعـاب قلیانی که برای آخرین بار در مصر باستان بکار می رفت. دانه های دُر کوهـی و خمیر شیشه ای لعـاب قـلیایی را به خاک رس اضافه میکردند، پس از پخـتن رویهً نیمه شفاف و سخت و به هـم چسبـیده ای بدست می آمد، و این هـمانند ماده و خمیری بود که در سدهً هـجدهـم در اروپا به عـنوان خمیر نرم چـینی شناخته شده بود. برای بدست آوردن لعـاب شفاف با اکسید قلع کار می کردند. تـنهً ظرف را اغلب کنده کاری کرده و با لعـاب یکـدست می پوشانـدند، این فـن را لقابی می گـفـتـند.

تحول در فن رنگ آمیزی در سفالگری سلجوقی

متداول شدن لعـابهـای قلیایی سبب شد که فـن رنگ آمیزی جدید بوجود آمد. آمیخـته مس در لعـاب سرب معـمولا رنگ فـیروزه ای تـیره یا سبز زنده بوجود می آوردند؛ ولی هـمین مس در لعـاب قـلیایی رنگ نیلی سیر درست می کرد. لاجورد کاشی (کوبالت) در لعـاب قـلیایی رنگ آبی مشکی (لاجوردی) می ساخت. در نزدیکی قـم و کاشان معـادن لاجورد کاشی (کوبالت) هست و احتمال دارد که استـفاده از کوبالت از هـمانجا آغاز گـردیده باشد. از جمله لعـابهـای دیگری که عـموماً در لعـاب های قلیایی به کار میرفت عـبارتـنداز: فیروزه ای روشن، سبز روشن، یشمی، سرخ ارغوانی و زرد ملایم که اغـلب آرایه زر هـم به آن افزوده می شد. ترکیب طلا در لعـاب یا به صورت زر گـداخـته و یا به حالت سریشی بود.
با استـفاده از این زرورق، کوزه گـر ایرانی دو شیوه تازه لعـابسازی پـیدا کرد که به نام مینایی و هـفت رنگ شناخـته می شد. برای ساخـتن لعـاب مینایی کوزه گر، خمیر شیشهً قلیایی و رنگیزه ها را در کوره می گـداخت و به صورت لعـاب مورد نیازدر می آورد. پس از خنک شدن آن را گـرد می کردند و هـنگـامی که این لعـاب روی ظرف داده شده و به کـوره برده می شد رنگـش تـغـیـیـر نمی کرد و نقاش و تـزیـینـکار قـبل از وقت می دانست که لعـاب پس از پخـته شدن، چه رنگی خواهـد داشت و هـمین امر سبب شد که دامنهً تعـداد رنگـهـا را گـسترش دهـد.

تحول در لعاب کاری در سفاگری ایرانی قرن 13 میلادی

در سده سیزدهـم اصلاحاتی در لعـاب مینایی پـدید آمد، و به نام لعـابهـای قلم مویی شناخـته شد. در این شیوه با قـلم مو رنگ لعـابی را که مقـدار اکسید آن زیاد بود روی تـنهً ظرفـی که قـبلا در کوره رفـته بود می زدند و خطوط منـقش آن را می آراسـتـند. این رنگـهـا در پـخـت دوم مشخصتر می شد، و سپس ظرف در لعـاب یکـدست فـیروزه ای و یا عاجی فـرو برده شده و برای بار سوم به کوره می رفـت. چون رنگـیزه هـا را با قلم مو و خیلی رقـیق زده بودند شـُره نمی کرد و لکه دار نمی شد. مراکزی که ظرفـهای لاجوردینه تهـیه می کردند، ری و کاشان بودند، علی ابن یوسف و ابوطاهـر حسین از کوزه گـران به نام ری بودند.
سفالسازان کاشی در ساختـن محـرابهـا بسیار استاد بودند. قـبلا محـرابهـا را گـچـبری می کردند. محـراب کاشی بسیار زیـباست و صدهـا کاشی مینایی و درخشان بزرگ که خوب هـم به هـم سوار شده و اغـلب هـم کـنده کاری شده، محـراب را تـشکـیل می دهـد. این محـرابهـا نیز نـتـیجه هـمکاری نـزدیک میان سفالساز و نقاش آرایه گـر است. این کـلمات در سنگ نبشه محـراب امامزاده جعـفـر در قـم دیده می شود: "در دهـم ربیع الثـانی 738 (6 نوامبر 1337 میلادی) در کاشان در کنار سید رکن الدین محمود بن سید زین الدین غضایری به دست جـناب مستطاب جمال نقاش ساخته شد". دو نقاش دیگـر که در آراستن کاشیهای ستاره ای و ضرب در نامبردارند به تـرتـیب عـبارتـند از: ابوروفظا که در حدود اسل 1200 میلادی می زیست و دیگـری طاهـر الدین که در حدود سال 1263 میلادی کار می کرد. در روی یکـی از کاشی هـایی که از نـقاش نخـستیـن باقی مانـده اسـت این کـلمات خـوانده می شود: " در شب های میان سه شنبه و چـهـارشنبه، در آخرین روز صفر سال 600 هـجری ساخـته شد.

دوره متاخر اسلامی

هـنگـامی که شاه اسمعـیل در سال 1501 میلادی پس از 850 سال فرمانروایی بـیگـانگـان بر تخت نشست و نخستین شاه دودمان صفـویه گـردید، بزرگی و عظمت ایران آغاز گردید؛ و تا دویست سال ادامه داشت. در زمان شاه عـباس بـزرگ این عـظمت به اوج خود رسید (1587 - 1620 میلادی) آوازه شکوه و جلال دربار شاهـنشاهی او به دربارهـای اروپا رسید، و سفـیرانی از بسیاری از کشورهـای اروپا به پایتخت وی یعـنی اصفهـان آمدند. شاه عـباس خود صنعـتکـار و بازرگـانی باهـوش بود. استادان فن را از امـپـراطوری پهـناور خود جمع کرد و در اصفهان یا پـیرامون آن جای داد و کارگاهـهـای صنعـتی شاهی بـیشماری بنیاد نهـاد. به پـیشه وران جزء و صنایع خصوصی نیز کمک می کـرد. هـنگـامی که از بازرگـانان و نمایندگـان کمپـانی هـند شرقی هـلـند که دژی در جزیره هـرمز در خلیج فارس داشتـند، شنید که آنها مشغـول تجارت ظروف چینی کشور چـین هـستـند؛ از بازرگـانان چـینی دعـوت کرد که چـینی های زیـبای خود را از راه خشکی برای صادرات به اروپا به کشور وی بفـرستـند و بدین ترتـیب کمپـانی هـلندی را از مـیدان خارج کرد. خود شاه گـردآورندهً تعـداد زیادی ظروف زیـبای چـینی بود؛ مجـموعـهً چـینـیهـای وی هـنوز در آرامگـاه خانواده شیخ صفی در اردبـیل وجود دارد. این امر نفوذ صنعـت چـین را دوباره برگـرداند و سفالسازان ایرانی بار دگـر در کار چـینی سازی کوشیدند و شیوه کار کاشان را کامل کردند و کائولین سفید نرمی را که در نائین و عـلی آباد پـیدا شده بود بکار بردند و با لعـاب خـمیر شیشه قلیایی که قـبلا گـفتیم درهـم آمیخـتـند.
چـون سفالهـای ایرانی بدل چـینی بود شاه عـباس 300 کوزه گـر چـینی را به ایران دعـوت کرد تا سفالسازان ایرانی در صنعـت چـینی سازی آموزش دهـند. رهـبر این عـده مردی بود که در افسانه هـای ایرانی به نام "من او هـر" شناخـته شده است. جهانگردان اروپایی که در آن زمان به ایران مسافـرت کرده اند، مرغوبـیـت و جـنس اعلای فراورده هـای داخـلی را تحـسـیـن کرده اند.
در سده هـجـدهـم و نوزدهـم که شـاهـان و فـرمانـروایـان ایـران ضـعـیف بودند، سقوط کـلی در بـیشتر صنایع و حرفـه هـا پـدید آمـد؛ ولی سفـالسازان به ساخت ظرفهای زیـبای خود ادامه دادند؛ به طوری که در دورهً شروع نوسازی ایران، زمان رضا شاه ( 1925-1941 میلادی ) توانستـند بـیشتر کاشیهـای که از سردرهـا و گـنبدهـای مسجدهـا و امامزاده هـای قـدیمی ریخـته بود با کاشیهـایی به مرغـوبـیت کاشیهـای قرون وسطی تعـمیر کـنـند.

مناطق مهم سفالگرى در ايران

لالجین همدان

لالجين یکی از شهرهای شهرستان بهار در استان همدان ایران می‌باشد و با داشتن جمعیتی در حدود20000نفر به عنوان مرکز تولید سفال و سرامیک خاور میانه شناخته شده است. 80 درصد از جمعیت شهر لالجین به پیشه سفالگری و سرامیک‌کاری اشتغال دارند. لالجین به سبب برخورداری از خاك به صورت یكی از مراكز عمده ساخت سفال و سرامیک ایران و جهان به شمار می‌رود و محصولات هنرمندان سخت‌کوش آن علاوه بر شهرهای دور و نزدیک ایران به بسیاری از کشورهای دیگر صادر می‌شود. سفالینه‌های ساخت لالجین بسیار متنوع است و انواع ظروف تزئینی و مصرفی را شامل می‌گردد.
خاك لالجین رسی و بیشتر سفالهای این منطقه بدون نقش و با لعاب یكدست به بازار عرضه می‌شود. محصولات این منطقه بسیار متنوع و از حیث خاك و لعاب نسبتاً مرغوبتر از سایر نقاط ایران است. رنگ لعابهایی كه در همدان ساخته می‌شود اغلب لاجوردی، آبی، سرمه ای، حنائی، زرد، سبز، فیروزه‌ای و قهوه‌ای است. سفالهای همدان گاه به طریقه رو رنگی نقاشی می‌شود و گاه با نقوشی كه به صورت مقعر روی سفال ایجاد می‌گردد، منقوش می‌شود و هنگام لعاب دادن نقاط گودتر از لعاب پر شده و در نتیجه به صورت خطوط پر رنگ‌تری دیده می‌شود. تكنیك ساخت سفالهای لالجین بیشتر چرخكار است اما كارهای قالبی به روشهای فشاری و دوغابی نیز انجام می‌شود و گاهی بدنه‌های خام به روشهای كنده، بریده و افزوده تزئین می‌شوند.

میبد یزد

در این منطقه سفالگری با خاك سفید انجام می‌شود و پس از ریختن، سطوح سفال را با لایه‌ای از خاك سفید خالص‌تر كه تركیباتش در هر منطقه فرق می‌كند و به صورت دوغاب درمی‌آید، می‌پوشانند و سپس با رنگهای متنوع نقاشی می‌كنند و در نهایت تمام سطح سفال را با لعاب شفاف بی رنگ پوشانیده و می‌پزند. نقوشی كه روی سفالهای میبد به چشم می‌خورد یكی تصویر خورشید است و به صورت زن نقاشی می شود كه اصطلاحاً خورشید خانم نامیده می‌شود و دیگر تصویر گلهای تزئینی و ماهی و پرنده است. تكنیك ساخت سفالهای میبد چرخكاری و همچنین ریخته گری دوغابی است.

كلپورگان

پیشینه هنرسفالگری در مناطق باستانی بلوچستان به عصر پارینه سنگی و پیش از تاریخ می‌رسد. در شهر سوخته و در 3200 سال پیش از میلاد مسیح تولید سفال بسیار چشمگیر بوده است. تولیدات سفالهای كلپورگان شباهت بسیاری به سفالهای به دست آمده از كاوشهای باستان شناسی در هزاره سوم پیش از میلاد دارد. شاید بارزترین وجه تمایز سفال كلپورگان با سایر موارد مشابه طریقه ساخت این سفال است كه همچنان براساس الگوهای قدیمی و باستانی ساخته می‌شود. روش ساخت این نوع سفال، مرسوم به روش لوله‌ای (فتیله‌ای) است. این سفال بدون لعاب و با نقوشی سیاه رنگ تزیین می‌شود.
سفالگری در كلپورگان كاری خاص زنهاست و مردها فقط كارهای سنگین مثل آوردن خاك از معادن و آماده كردن گل را انجام می‌دهند. آنان ترجیح می‌دهند كه سفالگری را به همان شیوه سنتی خود انجام دهند و كار ساختن سفال صرفاً با دست انجام می‌گیرد و ندرتاً از چرخ دستی نیز كمك می‌گیرند.

شهوار میناب

شیوه تولید سفال در شهوار میناب بسیار جالب و بدیع است. كوره‌های زمینی كه از شاخ و برگ درختان شكل گرفته و نیز ابتدایی بودن ابزار و روش‌های تولید در این منطقه یادآور شیوه تولید سفال در دنیای باستان است و اینكه تولید سفال در شهوار میناب به مرحله پیش از اختراع چرخ پایی تعلق دارد. محصول كارگاه‌های سفالگری بومی این روستا ظرف های ذخیره آب است كه جهله نامیده می‌شود. ساخت «جهله» با روش ساده چرخكاری است. شكل و طرح چرخهای سفالگری در شهوار مربوط به حدود 3 هزار سال قبل از میلاد است.

مند گناباد

در جنوب استان خراسان واقع است و نقوش سفال های آن شبیه به نقوش سفال مناطقی چون میبد یزد، استهبان فارس و شهرضای اصفهان است.
ظروف مند گناباد كه اكثراً بصورت قاب و قدح است دارای حاشیه‌هائی ساده در لبه ظرف و نقوش ریز و كوچك پرنده و گل و برگ تزئینی در وسط می‌باشد و در بسیاری موارد نیز تمام سطح داخلی یا خارجی و یا هر دو را از نقوش پرنده و گل و برگ پر می‌كنند.

تبریز و زنوز

در زنوز كه در نزدیكی تبریز واقع شده یك نوع خاك سفید مرغوب یافت می‌شود. سفال سازی در زنوز و تبریز با همین خاك و یك شكل انجام می‌گیرد. در این مناطق سرویس‌های زیبای غذاخوری، گلدان، پایه آباژور، شمعدان، زیر سیگاری، سرویس چایخوری، قاب و قدح و مجسمة جانوران ساخته می‌شود. سفال های آن به دو صورت ساده و منقوش عرضه می‌گردد.

قم

محصولات سفال قم شامل: سفال‌هایی با روش چرخكاری و ریخته‌گری دوغابی و خرمهره با لعاب فیروزه‌ای است.
یكی از بازماندگان حقیقی صنعت سفالسازی 6000 ساله، پیشه مهره‌سازی است كه چیزی جز مهره‌های فیروزه‌ای رنگ تولید نمی‌كند. ساختن و سوراخ كردن مهره ها توسط كارگران جوان كارگاه انجام می‌شود و وقتی كه خشك شدند آنها را در لعاب قلیایی كه رنگیزة آن اكسید مس فرو می برند. پس از عملیات پخت همه این مهره‌ها به رنگ فیروزه‌ای در می‌آیند .
ساختن این مهره‌ها در انحصار قم است و از آنجا به همه ایران فرستاده می‌شود.

مازندران

رنگ سفال ها پس از پخت قرمز اخرایی است كه این بدلیل وجود تركیبات آهن در گل این منطقه می‌باشد. در مازندران از چرخهای برقی و پایی استفاده می‌شود و كوره‌ها با سوخت هیزم، نفت سفید و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند، محصولات بیشتر ظروف هستند كه در كلاگر محله جویبار به صورت شبكه‌بری (مشبك) تولید می‌شوند و همچنین چند كارخانه به صورت مكانیزه سفال سقف (بام پوش) تولید می‌كنند.

گیلان

در بیشتر نقاط گیلان سفالگری سنتی رواج دارد و بیشتر ظروف كاربردی ساخته می‌شود كه مهمترین آن ظرفی است به نام (گمج) كه در 3 اندازه: یك مرغی و سه مرغی و همچنین به شكلهای دسته دار، درپوش دار و با لعابی سبز تولید می‌شود.

سمنان

استان سمنان امروزه یكی از مراكز سفالگری ایران محسوب می‌شود و سفالگران بسیاری در شهرهای سمنان، شاهرود، گرمسار و دامغان فعالیت می‌كنند كه بیشتر آنها در شهرستان سمنان متمركز هستند. روش كار آنان چرخكاری، قالبی (فشاری و دوغابی) و ساخت سفالهای دست ساز است. در این استان خاكهای رس مناسبی هم برای سفالگری وجود دارد و سفالگران آثارشان را در كوره‌های سنتی و برقی پخت می‌كنند.

ساوه

سفالگری، به خصوص كوزه گری، از گذشته دور در این منطقه رواج داشته است. در زمان سلجوقیان، ساوه یكی از مراكز مهم سفالگری بود.
امروزه چند كارگاه سفالگری به شكل سنتی (چرخكاری) و قالبی، به تولید سفال در ساوه مشغولند.

شهرضا

در شهرضا با دو نوع خاك كار می‌كنند، یكی خاك رس كه متعلق به خود شهرضا است و دیگر خاك سفید كه از نقاط دیگر به این منطقه آورده می‌شود. در شهرضا اشیاء متنوعی از قبیل كاسه و بشقاب، سرویس چایخوری، گلدان، زیر سیگاری، شمعدان، لیوان و غیره می‌سازنند.
سفالهای این منطقه به صورت منقوش عرضه می‌شود و نقاشی‌های آنها به چند سبك مختلف می‌باشد.

مواد اولیه سفال

اولین ماده مصرفی در ساخت ظروف سفالی
گل رس یا خاک رس است
خاک رس به چند صورت در طبیعت وجود دارد:
1. خاکهای اولیه :
خاکهایی است که در کنار سنگهای مادر رسوب نموده، به وسیله آب یا باد جابه جا نشده، به طور نسبی خالص باقی مانده است.
2. خاکهای ثانویه :
خاکهایی است که بر اثر عوامل طبیعی مانند باد و باران و جریانهای موقت یا دایمی رودخانه ها از محل اولیه منتقل و در این جا به جایی با مواد آلی و اکسیدهای مختلف مخلوط شده است. این نوع خاکها در مقایسه با خاکهای اولیه خلوص کمتری دارند اما از چسبندگی بیشتری برخوردار است.

موارد و مصالح مورد استفاده در سفالگری از نظر کمیت فیزیکی به چند دسته تقسیم می شوند:
1. مواد اولیه پلاستیک (شکل پذیر یا رُسها) :
به خاکهایی گفته می شود که خاصیت «پلاستی سته» دارند. یعنی خاصیتی که ماده را قادر می سازد تا در اثر یک نیروی خاری بدون شکست و گسستگی تغییر شکل داده، بعد از حذف یا کاهش نیرو، همچنان شکل خود را حفظ کند.
2. مواد اولیه غیرپلاستیک :
خاصیت تغییر شکل ندارند
مواد اولیه غیر پلاستیک به چند دسته تقسیم می شوند:
1. پر کننده ها :
مانند سیلیس، سنگ چخماق و تالک، مواد غیرپلاستیکی هستند که به بدنه افزوده می شوند. معمولاً دارای نقطه ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوبی هستند.
2. گداز آورها :
مانند فلدسپات، اکسیدهای سدیم، پتاسیم، بور یا باریم که در بدنه و لعاب سازی به کار می رود. گداز آورهای مورد استفاده در سرامیک سازی، بسیار متنوع اند.

ابزار و وسایل تولیدسفال:

سنگ خرد کن :
برای تبدیل قطعه های سنگ بزرگ به خرده سنگ استفاده می شود.
آسیاب :
برای پودر کردن مواد معدنی به کار می رود.
الک :
برای دانه بندی، تمیز کردن و جداسازی مواد از یکدیگر از الک استفاده می کنند.
مخلوط کن :
به هم زدن دوغابهای سرامیکی و ورز دادن خمیر سرامیک با مخلوط کن انجام می گیرد.
خشک کن :
برای خشک کردن دوغاب بدنه های خام قبل از پخت آنها را در خشک کن قرار می دهند.
کوره :
بدنه های خام و لعابدار را در کوره می پزند.
چرخ سفالگری :
برای ساخت ظرفهای سفالی از چرخ سفالگری استفاده می شود.
ابزار کوچک چرخکاری: وسایلی است که برای شکل دادن ظرفهای سفالی، هنگام چرخ کاری به کار می رود.

بررسی كیفیت مواد اولیه كاربردی:

مواد اولیه مناطق مختلف كیفیات و خصوصیات متفاوتی دارند و هر كدام برای ساخت نوع خاصی از محصول و شیوه تولید مورد استفاده قرار می گیرند . به طور مثال محل مورد استفاده برای كاردستی ، چرخكاری و قالبی باید دارای قابلیتهای متناسب با آن شیوه باشد .

1- ارتن ور Earthen Ware

قطعه ای از سرامیك را نامند كه بین 850 درجه سانتیگراد تا 1000 درجه سانتیگراد آتش دیده و دارای تخلخل نامرتب باشد . در زبان فارسی به اشیاء ارتن ور « سفال » گفته میشود . ولیكن این لغت در برخی مواقع فقط به اشیاء سرامیكی سرامیكی بدون لعاب اطلاق میگردد . در زبان عرب نیز ( خزف ) نامیده شده و آن عبارتست از پوسته آهكی نوعی از حیوان دریایی . این نوع سرامیك را فرانسویان فیانس (Faience ) نامگذاری كرده اند . در سرامیك سازی فرانسه ( فایانلس ) به سفال لعابدار منقوش گفته می شود . در زبان انگكلیسی ارتن ور (Earthen Ware) نامیده می شود . ( معنای تحت الفظی ارتن ور به نام بدنه خاكی است ) . در انگلیسی كلمه پاتری (Pottory) در این مورد بكار می رود در صورتیكه معنای لغوی پاتری از دو كلمه پات (Pot) به معنای ظرف و اری (Ery) به معنای كار كردن و ساختن تشكیل شده است . كه مجموعاً به معنای ظرفسازی و به معنای خاص جنبه سرامیك سازی دارد . در خاتمه نزدیكترین لغتی كه به پاتری وجود دارد كلمه (كوزه گری ) است . در زبان آلمانی نیز (Steingert) نامیده شده است .
ارتن ور خود از لحاظ تركیب به چندین نوع تقسیم شده كه به شرح ذیل می باشد :
الف ـ ارتن ور طبیعی Natural Earthen Ware
كه معمولا از یك نوع ماده اولیه ودارای حداكثر ناخالصی است.
ب ـ ارتن ور ظریف Fine Earthen Ware
عبارت است از قطعه ایی كه مركب ازمواد اولیه پرچسب و كم چسب و دارای حداقل ناخالصی است.
ج ـ ارتن ور تالكی Earthen Ware Talc
كه نوعی از ارتن ور با استحكام زیاد است و بعلت ریزی دانه های تالك محصول مرغوبی را بدست می دهد.
دـ ارتن ور نیمه شیشه ای Semivitruse Earthen Ware
كه از تركیب سه ماده اصلی تشكیل شده و دارای تخلخلی متوسط بوده وحاوی درصد جذب آب كم می باشد. این نوع ارتن ور سفید رنگ برخی اوقات شفاف نیز بوده و بعلت عدم وجود اتصال ( آلومینیوم سیلیكات) بین ذرات بسیارترد و شكننده می باشد. بدین لحاظ اكثر اوقات با چینی اصل اشتباه شده و در زبان عرف بنام بدل چینی مشهور است.

2- استون ور Stone Ware

قطعه ایی است لعابدار و یا بدون لعاب كه قسمت اعظم آن از مواد دیرگداز تهیه شده و تا نیمه شیشه ای شدن ( درجه بحرانی ) گرما دیده و در درجات c˚1200 تا c˚1300 در مسیر حرارت قرار گرفته است.
استون ورها عموماً شفافیتی ندارند و كاملاً مات هستند ولی از استحكام عالی برخوردار هستند. در فارسی نام تجاری آن (چینی سنگی) می باشد. در فرانسه (Cres) ودر آلمانی (Steinzeng) نامیده میشود .
استون ورها به انواع ذیل تقسیم می گردند:
الف ـ استون ور طبیعی S. Natural
كه از یك نوع خاك با حداكثر ناخالصی تهیه می شود.
ب ـ استون ور ظریف S. Fine
كه از مخلوطی از خاكهای پرچسب و كم چسب تشكیل شده و پوشش مثلثی ایجاد می كند .
ج ـ استون ور صنعتی غیر متخلخل Tecnnical S.
كه از مواد خام خالص و كنترل شده تهیه و بدقت مخلوط و حرارت دیده و با حداقل تخلخل بیشتر در صنایع شیمیایی استفاده می شود.
دـ استون ور جاسپر Jasper S.
كه از آنها به مقدار فراوان از تركیبات باریم استفاده شده است.
هـ ـ استون ور بازالت Basalt S.
كه از بدنه آنها از مقادیر زیادی اكسید آهن استفاده شده است.

3ـ چینی China

این نوع سرامیك دارای بدنه ای كاملاً سفید و شفاف با درصد تخلخل كم و گاهی صفر است. لعاب چینی همواره ترانسپرانت و شیشه ای می باشد . درجه پخت این محصول بین c˚1200 تا c˚1450 می باشد . چینی از مواد اولیه مرغوب و كاملاً خالص تهیه شده است .
چینی ها از لحاظ تركیب مواد به انواع ذیل تقسیم می گردند:
الف ـ چینی هتل Hotel China
دارای تركیبی سه ماده ایی است كه شامل اكسید آلومینیوم و سیلیس فراوان بوده و به اضافه مقدار درصدی كم از آهك كلسینه شده كه در شرایطی ویژه حرارت دیده ودارای تخلخلی بسیار پائین می باشد:
معمولاً علامت مشخصه چینی هتل آنست كه نسبت به سایر چینی ها بسیار ضخیم تر می باشد.
ب ـ چینی خانگی House hold China
كه تمام تولید آن مانند چینی هتل است ولی با ساختی ظریفتر و نازكتر كه باعث ایجاد شفافیت در بدنه ظرف می گردد.
ج ـ چینی استخوانی Bone China
كه شامل مقادیر فراوانی خاكستر استخوان می باشد كه باعث تولید شفافیت بهتری در بدنه ظرف می گردد. چینی های استخوانی اكثراً در انگلستان ساخته می شوند.
د ـ چینی فریت Frit China
كه شامل مقادیری گدازنده فلاكس (Fluxe) است كه سبب شفافیت بدنه می گردد. نام بالیك ور (BellekWare) نیز در همین زمینه به كار می رود. چینی های مشهور له ناكس (Lenox) در آمریكا نیز از این نمونه است.
توضیح آنكه ایرانیان نیز در قرن نهم میلادی این تكنیك را بررسی و تجزیه نمودند .
هـ ـ چینی سخت High Strenght China
دارای تركیبی هستند كه در آن آلومین به مقدار زیاد جانشین كوارتز شده است.
ت ـ چینی آشپزخانه ای Kitchen Ware
كه دارای ضریب انبساط حرارتی كم بوده و اغلب شامل مقادیری كرودریت (Cordierite) یا اكسید لیتم بصورت مواد معدنی مختلف در آنها وجود دارند. اون ور (Oven Ware) نوعی از چینی های آشپزخانه ای مخصوص داخل فر است و نوعی دیگر ظروف مقاوم در برابر شعله (Flame Ware) می باشد كه پخت غذا بر روی حرارت آزاد را میسر می كند.

4- پرسیلن Porcelain

پرسیلن ها یك بدنه كاملاً سخت و شفاف سرامیكی اند كه معمولاً دارای تركیبات سه ماده ایی می باشند . این نوع اجسام ابتدا در حرارت ( c˚900 الی c˚ 950) آتش داده شده و سپس لعابی كه معمولاً شفاف است با درجه حرارت بالاتر ( بین 1300 الی 1500) بر روی آن داده می شود. در مورد بعضی از پرسلین ها مانند پرسیلن های الكتریكی هردوی این اعمال در یك جا انجام می گیرد. در زبان فنی عرفی اكثر قطعات فنی و مهندس و نیز چینی های بدون لعاب را كه دارای درصد تخلخل صفر باشد پرسلین می نامند.

5- سرامیك های خالص Special Ceramics

بخشی از این نوع سرامیك برای قطعات غیر مادی جهت صنایع الكترونیك بوده كه شامل تیتانیت ها (Titanite) و فریت ها (Ferrites) می باشد. همچنین سایر قسمتها شامل بدنه های دیرگداز بسیار نرم . اجسام شیمیائی ، پرسلین های دندانپزشكی . بدنه های مقاوم در برابر شوكهای حرارتی . ابزارهای برش سرامیكی و بدنه های انتقال دهنده اشعه مادون قرمز می باشد.

انواع خاكهای سرامیكی:

به طور كلی خاكهای سرامیكی به دو گروه تقسیم می شود : نوع اول و نوع دوم
خاكهای نوع اول:
خاكهای نوع اول خاكهائی هستند كه در كنار صخره های مادر كه فلدسپات باشد بوجود بیایند و هنوز بوسیله باد یا آب به سایر نقاط برده نشده باشند . سنگهای فلدسپاتی تحت تاثیر آبهای زمین كه به داخل آن نفوذ می كند مواد محلول خود را از دست می دهند و متلاشی می شوند و گاهی نیز بخار یا گازهای موجود در زمین این كار را انجام می دهند و در نتیجه خاكی بوجود می آورند كه كائولن نام دارد. خاكهای نوع اول سرامیك خالص اند و چیزی با آنها مخلوط نشده است ، رنگ این نوع خاك ها نیز سفید است.
خاكهای نوع دوم:
خاكهای نوع دوم آن خاكهائی هستند كه از زادگاه اصلی خود توسط باد و باران به سایر نقاط برده شده است. مقدار خاكهای نوع دوم در طبیعت خیلی بیشتر از خاك های نوع اول است.
انتقال خاك توسط آب تاثیر زیادی بر روی آن دارد . زیرا در حین جریان داشتن در داخل رودخانه ها ذرات آن ریزتر می شود . وقتی كه از سرعت آب رودخانه كاسته می شود مواد سنگین آن رسوب می كنند و در جائی كه كاملاً ساكن می گردد ذرات بسیار ریز ته نشین می شود. این نوع خاكها در حین عبور از مكانهای مختلف نسبت به كائولن ناخالص می شوند و تركیبات پیچیده تری بخود می گیرند . در این نوع گلها موادی نظیر كوارتز ، میكا ، آهن و مواد دیگری نظیر كربن یافت می شود. خاكهای نوع دوم از نظیر تركیب با هم تفاوت دارند . در بعضی از انواع آنها كه كائولن دست دوم است آهن وجود ندارد ولی این كائولن بسیار كمیاب است. بال كلی كه یكی از انواع این گلهاست و به عنوان چسب مصرف می شود و دارای مقداری آهن است. پس بطور كلی می توان گفت گل سرامیك ماده ای است كه از سیلیس و آلومینا و آب تركیب شده باشد و وقتی حرارت ببیند سخت و محكم گردد.

انواع خاكهای سرامیكی:

كائولن:
شرایط مختلف زمین شناسی باعث ایجاد گل هائی با خواص فیزیكی و شیمیائی مختلفی شده است. سفال سازان فقط آنهائی را مورد استفاده قرار می دهند كه برای كار آنها مناسب باشد.
یكی از انواع مهم گل سرامیك كه مورد استفاده زیادی دارد كائولن است . این گل تا اوایل قرن 18 در اروپا مورد توجه نبود و بعداً در سرامیك سازی طرف توجه قرار گرفت.
ولی در چین ظروف چینی سفید در اوایل 200 پیش از میلاد و یا جلوتر ازآن ساخته می شد. ایجاد كوره هائی كه درجه حرارت آنها 1200 درجه باشد به همراه ساختن ظروف چینی ظریف و شفاف در چین در حدود 600 سال بعد از میلاد اتفاق افتاد . از این نظر چینی ها هزار سال جلوتر از اروپائیها بوده اند. كائولن در چین بیشتر از هر جای دیگری یافت می شود . چسبندگی كائولن چینی نیز نسبتاً زیاد است وبرای كار بسیار مناسب می باشد . سرامیك سازان چینی در ابتدا ظروف سفید ولی كم دوامی از كائولن می ساختند ولی پس از چندین صدسال تجربه توانستند كوره هائی با درجه حرارت بالا به وجود بیاورند و یا چیزهائی به كائولن اضافه كنند تا بتوانند چینی واقعی را كه سخت و نسبتاً شفاف است بسازند . كائولن از گلهای نوع اول است و خود از تجزیه فلاسپات در مجاورت رطوبت هوا و آب به وجود می آید ، ذرات آن نسبتاً درشت و در مقایسه با گلهای نوع دوم چسبندگی آن بسیار كم است . كائولن كلی نسبتاً خالص است و موادی نظیر آهن در آن یافت نمی شود .كائولن در 1800 درجه ذوب می شود و چسبندگی آن نیز كم است . برای اصلاح آن مواد دیگری به آن اضافه می كنند .
بال كلی:
بال كلی بر خلاف كائولن دارای دانه های بسیار ریز و آهن زیاد بوده و خاصیت چسبندگی آن خیلی بیشتر است . نقطه ذوب بال كلی پایین تر از نقطه ذوب كائولن است . بال كلی و كائولن هر دو ممكل هم هستند و به همین جهت آنها را با هم مخلوط می كنند . بال كلی از گلهای نوع دوم است و در 1300 درجه متراكم و محكم می شود. درصد انقباض بال كلی 20% است و آن را برای اصلاح گلهایی كه چسبندگی كمتری دارند مصرف می كنند ولی مقدار آن نباید بیشتر از 15 % باشد . رنگ بال كلی خاكستری است زیرا كربن آن زیاد است ولی این كربن در موقع پختن می سوزد و تأثیری روی پخته آن ندارد . بعضی از انواع بال كلی فاقد كربن است و به همین جهت رنگ آنها سفید می باشد .
گل نسوز:
اینگل در مقابل حرارت دوام زیادی دارد و بعضی از انواع آن چسبناك وبعضی دیگر فاقد چسبندگی است. رنگ این گل پس از پختن قهوه ای تیره میشود . از این گل برای ساختن آجر نسوز و كوره های ذوب فولاد استفاده می كنند ، این گل اگر با گلهای دیگر مخلوط شود وتكسچر ( بافت ) خاصی به آنها می دهد .
گل استون ور:
استون ور بین 1200تا1300 درجه سانتیگراد پخته شده واز گلهای نوع دوم محسوب می شود و رنگ پخته آن از خاكستری روشن تا قهوه ای تیره تغییر می كند .
گل معمولی سرامیك ( اژتن ور ) :
این نوع گل دارای مقدار زیادی آهن بوده و در حرارت 950 تا 1100 درجه پخته می شود . ظرفهای معمولی سرامیك و كاشی ها را با این گل می سازند .

خاكهای رسی در ایران :

شناسائی و استخراج خاكهای رسی در ایران به طور كلی وضعیت علمی مشخص نداشته است . در زمانهای گذشته وجود سفالگری سنتی در كشور به علت احتیاج جامعه رونق فراوان یافته بود ودر مقابل به علت عدم دسترسی به خاكهای سفید پخت ، تشخیص و تحقیق و بررسی خاكهای مذكور كه از مرغوبیت خاصی برخوردار بودند ممكن نگردیده است .
از طرفی پس از صنعتی شدن كشور و احداث كارخانه های مختلف با تكنولوژی پیشرفته در 30 سال اخیر( كه منجر به تولید انبوه شده است ) و مساعدت كارشناسان خارجی نسبت به شناخت و طبقه بندی خاكهای مختلف ، هماهنگی و استاندارد نمودن مواد مذكور به طور عام میسر نگردیده و تاكنون به صورت پراكنده در دسترس می باشد .
در حال حاضر به جز معدن كائولن زموز مرند كه از طریق سازمان زمین شناسی و سایر مراكز پژوهشی و صنعتی مورد بررسی قرار گرفته است ، سایر معادن از لحاظ علمی دارای شناسنامه مشخص نیست و مداركی كه مفید در این زمینه باشد . بسیار محدود و نادر است .
با در نظر گرفتن امكانات موجود از نظر عدم دسترسی به مراجع و مراكز و اسناد مربوط در ایران مؤلف فقط به كمك مقالات و یادداشتهای منتشرشده وتوجه تجربیات شخصی خود در این زمینه مطالب مذكور را جمع آوری نموده . كائولین زنوز مرند ـ خاك منطقه كوشك نصرت ـ خاك زنجان ـ ایلیت زنجان ـ خاك قواشه سمنان ـ خاك درجزین سمنان ـ خاك میانه ( قره آقاج ) ـ خاك آباده ـ خاك تاكستان قزوین ـ خاك عبدل آباد قزوین ـ خاك زاویه ساوه ـ خاك هشترود ـ خاك نی نی اصفهان ـ خاك سر كویر ـ خاك آبعلی ـ خاك بوئین زهرا ـ خاك آبگرم زنجان .

مراحل ساخت سفال

اساساً چهار مرحله عمل برای ساختن انواع ظروف سفالی وجود دارد:
1- آماده ساختن گل: كه شامل ورز دادن گل قبل از شروع كردن به كار می‌باشد.
2- شكل دادن به آن: بعد از ورز دادن گل برای كار آماده شده و با استفاده از چرخ یا به طریق دستی به آن فرم می‌دهیم.
3- تزئین: بعد از اینكه شیء مورد نظر ساخته با استفاده از روش های تزئین كه در ذیل شرح داده شده، به زیبایی و جلوه آن اضافه خواهد شد.
4- حرارت دادن: در مرحله نهایی شیء ساخته شده را در كوره حرارت می‌دهیم.

روش‌های تزئین

1- برجسته كاری به كمك قلم مو به وسیله مخلوط گل سائیده و كتیرا.
2- روش كنده‌كاری با چاقو قسمت‌هایی را گود می‌كنند.
3- باسمه كاری به وسیله مهر.
4- Sgraffito پوشش سفال به وسیله دو قشر لعاب با رنگ‌های مختلف و روی پوشش خارجی با وسیله نوك تیز نقش را حك می‌كنند.
5- به كارگیری لعاب بر روی بدنه: پاشیدن ـ نقاشی كردن ـ غوطه ور ساختن ظرف در لعاب و یا روش موم گیری كل ظرف را موم می‌گیرند و جای نقشها را خالی كرده و سپس با رنگهای لعابی پر می‌كنند و حرارت می‌دهند و نقاطی كه با موم پوشیده شده بود سفید می‌شود.

اشكال هندسی كوزه‌ها

استوانه‌ای، بیضی، كروی، مخروطی معمولاً ظروف سفالین تركیبی از دو شكل یا بیشتر كه زیبائی ظروف بستگی به تركیب مناسب این اشكال و ارتباط اجزاء آنها با یكدیگر دارد. مثلاً سر ظروف با بدنه آن یا گردن صراحی با بدنه آن.

كوره

نیاز به بیان این مطلب نیست كه در هنگام انتخاب كوره بایستی نهایت دقت را بعمل آورد. چون كوره قلب كارگاه تولید سرامیك است و بیشترین سرمایه گذاری در هر كارخانه را به خود اختصاص می‌دهد. عواملی كه باید در انتخاب كوره در نظر گرفته شوند عبارتند از:
1- فرآورده ای كه باید پخته شود
2- میزان تولید
3- كیفیت تولید
4- دمای پخت
5- زمان پخت
6- نوع شعله
7- نوع سوخت
8- تناسب ظرفیت بخش شكل دهی با ظرفیت كوره
9- محل استقرار و تأسیسات زیر بنایی

شرایط زمین و ...

آسیب شناسی مراحل تولید سفال

مواد اولیه وعمل آوری آن:
موادی كه در گل سفال و سرامیك ایجاد اشكال می كنند. مثل : نمكها ، ماسه ، آهك و ... و جداسازی آنها از طریق شستشو و یا الك كردن با الكهای ریز دانه ( حدوداً 120 مش )
نیاز به مواد افزودنی ، بر اساس نوع محصول و شیوه های تولید .
مثل : شاموت ( خاكة سفال) ، لوئی (الیاف گیاهی) و ...

روشهای عمل آوری و آماده سازی گل:

ورز دادن و یك دست كردن گل: از بین بردن فضاهای خالی (هوا)
آماده سازی دوغاب: مخلوط كردن مواد و آب به طوركامل و همچنین تعیین غلظت مناسب دوغاب
نگهداری مناسب گل : محل نگهداری : نوع نگهداری با كمك مواد مختلف مثل نایلن مزیت استفاده ازگلهای مانده و كهنه
برطرف كردن اشكالات لعاب . مثل : ترك خوردن، پوسته شدن ، جوش زدن و ...
كه معمولاً ناشی از عواملی مثل : عدم هماهنگی بدنه و لعاب ، غلظت نامناسب لعاب ( ضخامت) و حرارت نامناسب می باشد كه بیشتر مربوط به شیوه های نامناسب بكارگیری لعاب است.

آسیب شناسی شیوه های تولید:

مشكلاتی كه در حین خشك شدن گل بوجود می آید ( ترك خوری )
مهمترین عامل ترك خوری بدنه ها = عدم هماهنگی ضخامت بدنه در نقاط مختلف ظرف
لزوم بكارگیری اتاق خشك كن برای خشك كردن مناسب محصولات
مشكلاتی كه در مرحله پخت محصولات در كوره می آید (شیب حرارتی)
نوع كوره و تاثیر آن بر كیفیت محصول ( بررسی ایرادات وهمچنین مزیت كوره ها نسبت به یكدیگر)

روشهای بكارگیری لعاب:

در تمامی روشهایی بكارگیری لعاب ، باید به ضخامت لعاب بروی بدنه توجه داشت.
ضخامت زیاد و یا كم در لعاب های مختلف مشكلات زیادی ایجاد می كند. منابع: جام جم آنلاين/ روزنامه تفاهم/ سایت سیمرغ/ دانشنامه رشد

 
در كنگره ملي سراميك ايران ؛
بنيانگذار سراميك نوين ايران تقدير مي‌شود
خبرگزاري فارس: هشتمين كنگره ملي سراميك ايران با بزرگداشت واهاك كاسپاري مارقوسيان بنيانگذار سراميك ايران ارديبهشت سال 90 برگزار مي‌شود.

سين سرپولكي استاد تمام دانشگاه علم و صنعت ايران و دبير كنگره ملي سراميك در گفت‌و‌گو با خبرنگار علمي خبرگزاري فارس گفت: استاد مارقوسيان استاد دانشگاه مواد و متالورژي دانشگاه علم و صنعت ايران بيش از 3 دهه در زمينه پايه ريزي و گسترش سراميك نوين در كشور تلاش كرده‌ است كه در اين همايش با حضور فعالانه عرصه سراميك كشور از تلاش‌ها و خدمات علمي اين استاد پيشكسوت تقدير مي‌شود.

وي افزود: هم اكنون ايران پتانسيل‌ دستيابي به تكنولوژي‌هاي نوين در حوزه توليد سراميك مهندسي و پيشرفته را دارد.

سرپولكي افزود: با اينكه تعداد كارخانه‌ها در اين زمينه در كشور زياد نيست اما چشم انداز جديدي به وجود آمده كه حركت به سمت توسعه و كاربرد سراميك پيش رفته به ويژه نانو سراميك‌ها را تسريع مي‌بخشد.

وي در خصوص تعداد مقالات ارسال شده به اين كنگره گفت: در موعد مقرر 460 خلاصه مقاله در موضوعات مختلف سنتز نانو ذرات و مواد نانو ساختار روي سراميك‌ها، شيشه و شيشه سراميك فرآيند و ساخت مواد، دير گداز، الكترو سراميك، تجربيات صنعتي و سيمان و مصالح ساختماني دريافت شد.

وي اظهار داشت: از اين تعداد، 360 مقاله پذيرفته شده كه طي روزهاي همايش در قالب سخنراني و پوستر ارائه مي‌شود.

دبير هشتمين كنگره سراميك ايران اضافه كرد: موضوع انرژي يكي از چالش‌هاي اصلي است كه در اين كنگره انديشمندان به آن خواهند پرداخت.

استاد دانشگاه علم و صنعت ايران افزود:‌ در طول برگزاري كنگره 6 كارگاه آموزشي تخصصي در موضوعات و روش‌هاي آناليز نانو مواد، رنگ‌هاي نوين در صنعت سراميك و كابردي اندازه گيري رنگ در صنايع كاشي و سراميك و چند ميزگرد تخصصي برگزار مي‌شود.

وي ادامه داد: همچنين در حاشيه اين كنگره نمايشگاهي از دستاوردهاي پژوهشي و صنعتي مرتبط با سراميك برگزار خواهد شد كه تاكنون حدود 12 شركت فعال اعلام آمادگي كرده‌اند.

به گزارش فارس هشتمين كنگره سراميك ايران روزهاي 13 و 14 ارديبهشت سال 90 با حضور محققان، متخصصان و انديشمنداني در داخل و خارج از كشور در دانشگاه علم و صنعت ايران برگزار خواهد شد.

 

  راه اندازي مركز فناوري كاشي و سراميك(ITC)

فلاح زاده با شاره به ضرورت استفاده از دانش و فناوري روز دنيا در صنعت كاشي و سراميك استان ، از راه اندازي مركز فناوري اين صنعت خبر داد.
به گزارش خبرگزاري آريا، محمد رضا فلاح زاده استاندار يزد در نشست كاشي و سراميك استان از همكاري متخصصين اسپانيايي و سفر كارشناسان استان به اين كشور خبر داد.
وي با بيان اينكه اين تعامل به منظور بهره گيري از دانش روز دنيا و افزايش كيفيت پخت و طراحي كاشي و سراميك در استان است، از راه اندازي اين مركز در محل پارك علم و فناوري يزد خبر داد.
استاندار ادامه داد: ساختمان مركز فناوري كاشي و سراميك استان با توجه به بررسي مراكز مختلف فناوري اين صنعت در سراسر دنيا آماده تجهيز است
 
 
 

بهروز شهرخی در گفتگو با مهر با اشاره به جزئیات این سرامیک افزود: افزود: معمولا نمای ساختمان ها در سطح شهرها سنگی و یا کامپوزیتی است و طرح ثابتی دارند از این رو اقدام به طراحی سرامیک های هوشمند برای کاربرد در نمای ساختمان شدیم.

وی افزود: در این پروژه سرامیکی طراحی شد که می توانند به جای نماهای ساده ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد.

شهرخی اضافه کرد: در این نوع سرامیک ها می توان طرح مورد علاقه خود را با روش های حرارتی بر روی سرامیک پیاده کرد. این طرح ها با طلوع خورشید به تدریج نمایان می شود و هر روز جلوه زیبایی به ساختمان ها می دهد.

 

تولید رنگدانه های سبز دوستدار طبیعت برای صنعت سرامیک

چند نمونه سراميك بسيار زيبا

=

=

=

=

=

=

=

=

 

تميز كردن ديوارهاي روغني:

تميز كردن ديوارهايي كه رنگ روغني دارند هم سريع‌تر و هم آسان‌تر از ديوارهايي است كه رنگ پلاستيكي دارند. براي پاك كردن اين ديوارها مي‌توانيد از‌ محلول زير استفاده كنيد. يك ليتر آب گرم را با 2 قاشق غذاخوري مايع ظرفشويي و 1 قاشق آمونياك تركيب كنيد و با يك تكه ابر روي ديوارها بكشيد. فقط توجه داشته باشيد كه هنگام استفاده از اين پاك‌كننده از دستكش استفاده كنيد.

 

 

‌تميز كردن كاشي و سراميك:

يك پيمانه آمونياك، يك‌چهارم پيمانه جوش‌شيرين و يك‌دوم پيمانه سركه را در يك سطل آب داغ مخلوط كنيد و روي كاشي‌ها و سراميك‌ها بكشيد. از اين فرمول براي پاك كردن ديوارهاي رنگ روغني نيز مي‌توانيد استفاده كنيد.

 

پاك كردن سفيدك‌هاي روي كاشي و سراميك:

اگر يك تكه ليموترش و يك پنبه آغشته به سركه را روي اين لكه‌ها بكشيد از بين خواهد رفت.

 

تميز كردن لكه شمع از روي كاغذ ديواري:

ابتدا با قرار دادن تكه‌اي يخ روي محل مورد نظر پارافين را جدا كنيد. سپس يك تكه كاغذ مومي را روي پارافين باقي مانده قرار دهيد و روي آن را اتوي گرم بكشيد.

 

اگر اجاق گاز شما كثيف شده و نمي‌خواهيد از مواد شيميايي و محصولات آماده استفاده كنيد، مي‌توانيد نيم پيمانه آب داغ را با نصف پيمانه جوش‌شيرين خوب مخلوط كرده و با يك برس نرم روي جرم‌هاي اجاق‌گاز بماليد. پس از 15 دقيقه نيز آن را با پارچه‌اي تميز كنيد. همچنين مي‌توانيد 3 قطره مايع ظرفشويي و 5 قاشق غذاخوري جوش‌شيرين و 5 قاشق سركه سفيد را مخلوط كرده و خوب به هم بزنيد تا خميري نرم درست شود. حالا اين خمير را به محلي كه جرم گرفته بماليد و پس از 15 دقيقه آن را تميز كنيد. مطمئن باشيد اجاق‌گاز شما تميز و براق خواهد شد.

 

تلفن چه در خانه و چه در محل كار مورد استفاده افراد مختلف قرار مي‌گيرد. بنابراين مكاني مناسب براي قرار گرفتن انواع آلودگي و ميكروب است اما براي اين كه گوشي تلفن شما پاك و تميز باشد، مي‌توانيد يك يا دو مرتبه در‌ هفته با استفاده از پنبه‌اي آغشته به الكل، تلفن را تميز كنيد

تهران- رييس انجمن سراميک ايران روز چهارشنبه گفت: نياز امروز کشور به سراميک هاي نوين در حوزه هاي دفاعي، هسته اي، نانوفناوري و زيست فناوري بسيار زياد است .

به گزارش خبرنگار علمي ايرنا، دکتر"حسين سرپولکي" در حاشيه افتتاح هشتمين کنگره سراسري سراميک ايران و در گفت و گو با خبرنگار علمي ايرنا اظهار داشت: سراميک در گذشته يک بخش هنري وسنتي محسوب مي شد اما در سه دهه گذشته اين علم جايگاه علمي و صنعتي خود را پيدا کرده و از نظر علمي داراي کاربرد مهندسي و کاملا توسعه يافته اي شده است.

وي افزود:با حمايت دولت و سرمايه گذاري هاي زياد در بخش صنعت از سه دهه گذشته تاکنون بخش سراميک کشور داراي پيشرفت هاي چشمگيري شده است و امروزه شاهد توليد چيني، کاشي، شيشه و کاشي نسوز در کشور هستيم.

سرپولکي با اشاره به قانون هدفمند کردن يارانه ها و اصلاح قيمت حامل هاي انرژي خاطرنشان کرد: دولت مي بايست راهکارهايي را براي جبران هزينه افزوده ارايه کند و در اين راستا پيشنهاد مي کنيم واحدهاي توليدي به سمت توليد سراميک هايي با ارزش افزوده بالاتر حرکت کنند که در اين نوع سراميک ها قيمت هر کيلوگرم آن چندين برابر سراميک هاي صادراتي امروز کشور است.

وي تاکيد کرد: بايستي نهضتي را در جهت توليد سراميک ها داشته باشيم و سرمايه گذاران را به روش هاي حمايتي براي سرمايه گذاري در حوزه سراميک هاي مهندسي نوين و پيشرفته تشويق کنيم .

سرپولکي خاطرنشان کرد: هم اکنون پژوهشگاه هاي مختلفي مانند مواد و انرژي، پژوهشکده هاي دفاعي و پژوهشکده هاي نفت در اين حوزه فعاليت هاي علمي خود را آغاز کرده اند و با دانشگاه هاي کشور و انجمن هاي داخلي بزودي اين کمبود و نيازهاي داخلي را رفع خواهند کرد.

هشتمين کنگره سراسري سراميک ايران روزهاي 13 و 14 ارديبهشت در دانشگاه علم و صنعت ايران برگزار مي شود.

تعداد زيادي از انواع مختلف سراميک ها در کاربردهاي پزشکي استفاده مي شوند؛ که از امپلنت هاي استخواني (bone Implants) گرفته تا پمپ هاي زيستي (biomedical pumps) مورد استفاده در پزشکي از سراميک ها ساخته شده اند.
دندانپزشکي نيز با توليد دندان هاي سراميکي پيشرفت کرده است. اين دندانهاي سراميکي تطابق بيشتري با طبيعت بدن بيمار دارند و حالت هاي حرکتي صورت مانند لبخند زدن رابهبود مي دهند در آينده، علم سراميک، کاربردهايي در درمانهاي ژنتيک (gene therapy) و مهندسي بافت(tissue engineering) پيدا مي کند.

اميد تازه براي بيماران سرطان کبد بوسيله ي گلوله هاي شيشه اي

اخيراً معالجه اي براي سرطان کبد غير قابل جراحي استفاده شده است که مي تواند علائم اين بيماري را کاهش دهد. اما اين درمان نيازمند بستري شدن بيمار است که اين کار موجب پايين آمدن سطح کيفيت زندگي بيماران مي شود. براي مثال، شيمي درماني (chemotherapy) در اغلب موارد باعث بوجود آمدن حالت تهوع، استفراغ و ريختن موهاي بدن مي شود. به همين دليل، نياز براي درمان هاي جديد وجود دارد که آسودگي بيشتري براي بيماران داشته باشد و آنها بتواند به صورت سرپايي درمان شوند و همچنين اثرات کمتري از روش درماني نيز داشته باشند(عوارض روش ها کم تر شود) و البته چيز مهم تر اين است که عمر متوسط بيماراني که از سرطان کبد رنج مي برند، بسيار کوتاه است و معمولاً اين مدت کمتر از 1 سال است. ميکروکره هاي شيشه اي (Glass microspheres) که در شکل 1 نشان داده شده است، در اصل در دانشگاه Missouri-Rolla ، مورد استفاده قرار گرفت و پس از تصديق FDA (اداره ي کل دارو و غذايي ايالات متحده ي آمريکا)، براي درمان بيماران داراي سرطان کبد(بيماران در مراحل ابتدايي) در 29 بيمارستان در آمريکا مورد استفاده قرار گرفته است. که به اين روش درماني TheraSpheredTM مي گويند.

در واقع گلوله هاي ميکروني بوسيله ي اکتيواسيون نوتروني انجام شده در داخل راکتور هسته اي، راديواکتيو مي شوند. سپس اين گلوله هاي ميکروني که تقريباً به اندازه ي يک سوم قطر موي انسان هستند، از طريق گذرگاهي به داخل شرياني که خون تومر سرطاني را مهيا مي کند، فرستاده مي شوند. تابش راديواکتيو، تومرهاي زيان را با کمترين آسيب به بافت هاي سالم بدن، تخريب مي کند. درمان تقريباً در کمتر از يک ساعت انجام مي شود و بيمار مي تواند در همان روز به خانه برود. اثرات جانبي نيز عموماً کمترين مقدار است و تنها بيمار اندکي خسته مي شود که اين خستگي نيز پس از چندين هفته با از بين رفتن مواد پرتوزا در بدن، از بين مي رود. در اکثر بيماران تنها يک بار تزريق انجام مي شود، اما بيماراني وجود دارند که چند بار عمل تزريق دارو در آنها انجام مي شود.
افزايش تعداد افرادي که تحت درمان واقع شده اند و هنوز زنده اند، گواهي از افزايش عمر متوسط اين افراد است. البته اسنادي وجود دارد که نشان مي دهد برخي از بيماران تا 8 سال پس از درمان نيز به زندگي خود ادامه داده اند.
اين گلوله ها، پتانسيل استفاده شدن براي درمان ديگرانواع سرطان مانند کليه، مغز و پروستات و درمان التهاب هاي روماتيسمي را دارند.

بست هاي سراميکي خنده هاي Tom Cruise را زيباتر کرده اند

بست هاي ارتودنسي، يک نوع وسيله براي صاف کردن دندان هاست که بواسطه ي آن دندان ها با سيم و قسمت هاي فلزي صاف مي شوند. اين روش باعث زيبا تر شدن لبخند افراد مي شود(همانگونه که در شکل 2ديده مي شود). افراد زيادي تمايل به انجام اين روش براي صاف کردن دندانهايشان دارند. ولي بدليل اينکه اتصالات و سيم هاي مورد استفاده براي اين کار از جنس فلز هستند، بسيار جلب توجه کرده واز اين جهت بسياري از افراد از انجام اين روش منصرف مي شوند. براي همين، تحقيقات ارتودنسي بر روي موادي متمرکز شد که از لحاظ اپتيکي نامرئي باشند. واين گونه بود که بست هاي سرامييک متولد شدند (در شکل 2 مي بينيد که اين نوع بست ها تقريباً نامرئي هستند). اين نوع بست هاي سراميکي لبخند زيباتري را به انسان هديه مي کنند. آلوميناي پلي کريستال شفاف(TPA)در اصل بوسيله ي ناسا(NASA)شناسايي شد. کمپاني هاي Ceradyne و Unitek به صورت مشترک بر روي ساخت بست هاي آلومينايي (پلي کريستال وشفاف) کار کردند. و نتيجه ي کار آنها توليد بست هاي سراميکي بود که وظايف بست هاي فلزي را به خوبي انجام مي دادند. بست هاي سراميکي مانند نوع فلزيش کار مي کردند ولي هنگامي که از يک فاصله نرمال به آنها نگاه مي کنيد، تقريباً نامرئي هستند.

به دليل اينکه مواد مورد استفاده در ساخت بست هاي سراميکي بدون تخلخل و با خلوص بالايي (تقريباً 99/9%)هستند، اين وسايل جرم و رنگ نيز به خود نمي گيرند.
جايگزين هاي استخوان ران قوي تر شده اند
در طي 20 سال گذشته، افزايش قابل توجه در استفاده از مواد سراميکي براي توليد امپلنت ها انجام شده است، مواد سراميکي هم تافنس خوبي دارند و هم مستحکم هستند. همچنين اين مواد از لحاظ زيستي نيز خنثي بوده و سرعت سايش کمي دارند. يک نمونه ي استثنايي از اين اکسيدها، زيرکونيا نام دارد. که اکنون جايگزين آلومينا در بسياري از کاربردها مانند گلوله ي استخوان ران و استخوان ران شده است. استخوان مصنوعي ران از جنس زيرکونيا در مقايسه بانوع آلومينايي خود، استحکامي دو برابر دارد. بنابراين قطر استخوان مصنوعي ران در محل اتصال به گلوله را مي توان تا 26 ميلي متر کاهش داد. که اين کاهش باعث آسيب کمتر به بافت هاي اطراف محل جراحي در طي عمل جايگزيني استخوان مي شود.(شکل 3)

کاربردهاي ديگري که در آنها از امپلنت هاي زير کونيايي استفاده مي شود شامل موارد زيرمي شود:
1)مفصل زانوها
2)مفصل شانه
3)مفصل انگشتان
4)ايمپلنت هاي مربوط به نخاع
5)اجزاي دستگاه آندوسکوپي
6)و...

پوشش هاي سراميکي مورد استفاده در رهايش دارويي

MIVTherapeutics,Inc، يک مؤسسه ي هدايت کننده در زمينه ي توليد پوشش هاي زيست سازگار و سيستم هاي رهايش داروئي پيشرفته است که در مورد داروهاي قلبي و ديگر مواد دارورسان زيست سازگار کار مي کند. اين شرکت در حال توليد پوشش هايي بر پايه ي هيدروکسي آپاتيت(HAp) است. اين پوشش ها داراي يک ترکيب شبيه به استخوان هاي طبيعي هستند و داراي پتانسيل براي ايجاد تکنولوژي هاي رهايش دارويي پس از کاشت آنها در داخل بدن هستند. (البته هم اکنون نيز از اين پوشش ها در کاربردهاي چنيني بهره برده مي شود). اين غشاها با منافذ ميکرونيشان به نحوه اي ساخته شده اند که بسيار زيست سازگار هستند(حتي پس از خروج کامل دارو از اين غشاها).
در اين رابطه، عملکرد هيدروکسي آپاتيت(HAp) بسيار کامل تر از پوشش هاي پايه پليمري است. (در پوشش هاي پايه پليمري، دارو بايدتوانايي تحمل شرايط مختلف براي توليد پوشش را داشته باشد). همچنين غشاهاي بسيار بسيار نازک ساخته شده که باعث بهبود خواص سطحي امپلنت هاي فلزي مي شود. اين غشاهاي بسيار بسيار نازک در مکان هايي که شرايط کاري(چه از لحاظ نحوه قرارگيري دارو در غشا و يا شرايط نامطلوب محيط انجام کار در بدن) نامطلوب است، بسيار خوب عمل مي کنند. در شرايطي که از اين دارو براي بهبود کارکرد قلب استفاده شود. اين غشاها همچنين توان کاهش تنش هاي خستگي ناشي از ضربان قلب را دارند. و مي توانند قلب يک انسان را براي چند سال سالم نگه دارند.

لايه هاي کامپوزيتي براي درمان هاي ژنتيکي

سيستم انتقال ايمن و موثر براي ژن ها يک عامل کليدي در درمان هاي ژنتيکي و مهندسي بافت است. استفاده از عوامل ترکيبي حاصل از ذرات فسفات کلسيم با DNA مدت هاي مديدي است که متداول گشته است که علت آن سميت کم اين ذرات است. اين ذرات موجب تسهيل انتقالات ژني شده ولي بازده انتقال ژني اين عامل در مقايسه با عوامل ديگر مانند ترکيبات ليپيد/ DNA، بسيار کم و غير موثر است.
در تحقيقي که اخيراً انجام شده است نشان داده شده که انتقال ژني بر روي سطح DNA / لايه ي کامپوزيتي آپاتيت، حالتي ماکزيمم دارد. يک لايه ي کامپوزيتي از آپاتيت/ DNAرا به راحتي مي توان بر روي سطح يک کوپليمر وينيل الکل با اتيلن ساخت که اين کار توسط محققين ژاپني انجام شده است. اين کامپوزيت با حرکت بر روي DNA و به صورت محلي از خود ژن هايي را خارج مي کند. و بدين صورت درمان بوسيله ي ژن ها صورت مي گيرد.(American Society of Ceramics

بیوسرامیک ها درکامپوزیت ها
 

دلیل اصلی بوجود آمدن کامپوزیت ها، بهبود خواص مکانیکی (دراغلب موارد تافنس) است.خواص کامپوزیت ها معمولاًاز خواص سرامیک های تنها بهترند.درمورد بیوسرامیک ها تلاش می کنیم. تا kicرا افزایش ومدول الاستیک را کاهش دهیم.
اولین کامپوزیت بیوسرامیکی کامپوزیت شیشه ی بیواکتیو / الیاف و فولاد زنگ نزن (compositos Stainless Steel / bioactive glass) است. این نوع کامپوزیت از بیوگلاس 45S5( bioglass 45s5) وفولاد ضد زنگ با شماره ی AISI316L تولید شد. نحوه ی تولید این کامپوزیت در ابتدا بدین نحو بود که یک پیش ساخت از الیاف فلزی غیر مداوم تهیه می شود وسپس این ساختار در داخل شیشه ی مذاب غوطه ور می شد. پس از آن عملیات حرارتی مناسب سبب بهبود خواص مکانیکی آن می شود.
برای انتقال مؤثر تنش ها درمیان زمینه ی شیشه ای والیاف تقویت کننده ی کامپوزیت ، باید پیوندی قوی میان شیشه و فلز وجود داشته باشد.برای تحقق این امر ترشوندگی الیاف فلزی با شیشه را باید تقویت کرد. دراین فرآیند پیش از وارد کردن الیاف به شیشه ی مذاب، سطح فیبر فلزی اکسید می شود تاترشوندگی آن افزایش یابد. آنالیزهای شیمیایی انجام شده بر روی محل اتصال الیاف فلزی وماتریکس شیشه دراین کامپوزیت نشان داد که اتم های سیلیس از داخل شیشه به داخل اکسید نفوذ کرده اند و همچنین اتم های آهن از اکسید به داخل شیشه نفوذ کرده اند.گرادیان شیمیایی بوجود آمده درسطح مقطع محل اتصال باعث پدید آمدن میانکنش های شیمیایی گشته است. که این میانکنش ها موجب بهبود چسبندگی شده است. با فرض آنکه الیاف در جهت اعمال بار مرتب شده اند وهمچنین چسبندگی خوبی میان زمینه واجزاء وجود داشته باشد می توانیم بگوییم که کرنش الاستیک هر دو فاز برابر است واز این رومی توان گفت
که دراین فرمول زیر بندهای F,C و M به ترتیب به کامپوزیت، الیاف و زمینه نسبت داده می شود. همچنین V نسبت حجمی هر فاز است. اگر دریک نمونه از این کامپوزیت 45% حجمی الیاف فولادی وجود داشته باشد. و و می توان σc را محاسبه کرد. این مقدار برابر 262MPa است که این عدد استحکام بسیار بالاتری نسبت به شیشه ی تنها دارد.
یکی از مشکلات بالقوه ی موجود در تولید کامپوزیت ها عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی بین فازهاست. این تفاوت بین شیشه وفولاد بسیار زیاد است. برای بسیاری از الیاف دیگر مانند Ti ، این تفاوت بیشتر نیز هست. از این رو لازم است تا شیشه را بوسیله ی تغییر ترکیب شیسشه بهبود دهیم.
سایر بیوسرامیک های امروزی که مورد توجه هستند عبارتند از:
1)شیشه ی بیواکتیو تقویت شده با Ti
2)شیشه ی A-W تقویت شده با 3)پلی اتیلن تقویت شده با TCP
4)پلی اتیلن تقویت شده با HA
پلی اتیلن تقویت شده با هیدروکسی آپاتیت (HA) یک مثال خوب از کامپوزیت هایی است که می تواند خواصی از خودنشان دهد که یک ماده ی تنها آنها را ندارد. این کامپوزیت ها برای جایگزینی استخوانی بوجود آمده اند و دارای خواصی همچون بیواکتیو بودن وداکتیل بودن هستند. همچنین همخوانی مناسبی با مدول الاستیک استخوان دارند.

 

شکل 1 نشان می دهد که چگونه با افزایش نسبت حجمی HA به O.5 درکامپوزیت می توان مدول الاستیک درگسترده ی استخوان متراکم پدید آورد. هنگامی که نسبت حجمی HA در کامپوزیت از O.45 بیشتر شود، حالت شکست از نرم به ترد تبدیل می شود. درکاربردهای بالینی نسبت حجمی O.4 ، بهینه است. کامپوزیت لپی اتیلن تقویت شده با HA با نام تجاری هاپکس (HAPEX) تولید می شود. و چندین هزار نفر از بیماران از امپلنت های گوش میانی تولید شده از این کامپوزیت استفاده می کنند. این نوع تکنولوژی در سال 1995 از FDA ایالات متحده ی آمریکا مجوز اخذ کرده است.

پوشش های بیواکتیو
 

اعمال یک پوشش سرامیکی یا شیشه ای بر روی یک سطح اجازه می دهد تا خواص سطحی وخواص مکانیکی جسم حاصله بهبود یابد. دراین مواد ما هم خواص بالک وهم خواص سطحی مناسب را داریم. سه دلیل اصلی برای اعمال پوشش وجود دارد:
1)جلوگیری از خوردگی ماده
2)زیست سازگار پذیر کردن امپلنت
3)پدید آوردن یک لایه ی غیر بیواکتیو بر روی مواد بیواکتیو درموارد ضروری
چهار ترکیب پوششی – زیر لایه وجود دارد:
1)سرامیک پلی کریستال بر روی سرامیک
2)شیشه بر روی سرامیک
3)شیشه بر روی فلز
4)سرامیک پلی کریستال بر روی فلز
پوشش های بیوسرامیکی معمولاً بر روی زیر لایه های فلزی اعمال می شوند تا هم تافنس شکست بالا و هم خاصیت بیواکتیوی سطحی درامپلنت ایجاد شود. استفاده از پوشش سرامیکی بیواکتیو می تواند سبب پدید آمدن پیوند مناسب میان پروتز وبافت های اطراف شود واز این رو طول عمر پروتز افزایش می یابد. در شرایط مناسب یک پروتز بدون سیمان باید طول عمر بیشتر نسبت به نوع سیمانی داشته باشد.(درپروتزهای سیمانی عمل اتصال پروتز به استخوان بوسیله ی سیمان انجام می شود.)
پوشش های سرامیکی مهم تری کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت هستند. تری کلسیم فسفات (TCP) یک بیوسرامیک با قابلیت جذب مجدد (resorbable bioceramic) است. این ماده در دو مزفولوژی α وایت لوکایت (α-whitelockite) وβ وایت لوکایت (β-white lockite ) وجود دارد. فرم β این ماده پایدارتر است. هنگامی که از TCP به عنوان امپلنت در بدن استفاده شود، این ماده بوسیله ی محیط جذب می شود. و بوسیله ی بافت جایگزین می شود. وظیفه ی بیوسرامیک های با قابلیت جذب مجدد، پدید آوردن یک داربست است که بافت بتواند در داخل آن رشد کند. که این نوع بیوسرامیک ها به صورت تدریجی جذب محیط می شوند. درصورت لزوم این مواد می توانند نقش چار چوب استخوانی را ایفا کنند. TCP به صورت بالینی دربسیاری از زمینه های دندانپزشکی وارتوپدی استفاده می شود. نوع بالک این ماده در حالت متخلخل ومتراکم وجود دارد این ماده درجایگزین های فوری ریشه ی دندان (tooth root replacement) و در امپلنت های بازسازی صورت وفک کار برد دارد .به هر حال به دلیل آنکه تری کلسیم فسفات درحالت بالک دارای خواص مکانیکی ضعیفی است ، نمی توان از آن در کاربردهای بارکش استفاده کرد.بنابراین در اغلب موارد TCP به صورت یک پوشش بر روی زیر لایه ی فلزی استفاده می شود.
روش های متداول دراعمال پوشش های HA و TCP روش پلاسما (Plasma Spray) است.این روش یکی از تکنیک های تولید لایه های مانع حرارتی است. در روش پلاسما اسپری ازیک پلاسما ( یک گازیونیزه شده ) برای ذوب کردن HA استفاده می شود. وسپس این ذرات مذاب بر روی سطح مورد نظر اعمال می شود. برای تولید پوشش های HA از ذرات کریستالی HA به عنوان ماده ی آغاز کننده استفاده می شود. (گسترده ی اندازه ی ذرات HA بین 40-20Mm است) . یکی از مزایای استفاده از روش پلاسما اسپری دراین است که زیر لایه ی ما در دمایی نسبتاً ً پایین قرار دارد.(عموماً کمتر از 300c ° )واین در حالی است که دمای پلاسما ممکن است از 10000C° نیز تجاوز کند. بالانرفتن دمای زیر لایه باعث می شود که خواص مکانیکی آن تغییر نکند (مخصوصاً فلزات) ضخامت پوشش معمولا بین 60-40Mm است که میزان تخلخل باقی مانده در آن کمتر از 2 درصد است.

پوشش های هیدروکسی آپاتیت بوسیله ی روش پلاسما اسپری ایجاد می شوند، معمولاً دارای مقادیر قابل توجهی کلسیم فسفات آمورف ومقدار اندکی فاز کریستالی دیگر هستند.عملیات حرارتی پوشش می تواند میزان کریستالینیتی آن را افزایش داده و همچنین موجب بهبود چسبندگی پوشش به زیر لایه شوند. به هر حال این فرآیند معمولاً بر روی زیر لایه انجام نمی شود. زیرا از لحاط اقتصادی به صرفه نبوده و همچنین ممکن است خواص مکانیکی زیر لایه را کاهش دهد.
علاوه بر پلاسما اسپری، سایر روش های مورد استفاده برای اعمال پوششHA عبارتند از :
1)روش رسوب دهی الکتروفورتیک (electrophoretic deposition)
2)روش اسپاترینگ (Sputtering) برای تولید پوشش های بسیار نازک
3)روش پرس ایزواستاتیک گرم برای تولید مواد بادانسیته ی بالا
از رسوب دهی الکتروفورتیک می توان برای پوشش دهی تخلخل هایی که به روش های معمولی مانند پلاسما اسپری پوشیده نشده اند. استفاده کرد. اما چسنبدگی میان ذرات HA و زیر لایه وذرات HA با هم ضعیف است واز این رو پس از رسوب از رسوب دهی نیاز است تا قطعه در دمای بالا زنیترینگ شود.
روش اسپاترینگ برای تولید پوشش های نازک (1Mm) از HA استفاده می شود. فیلم رسوب داده شده دراین روش آمورف است زیرا ذرات پاشیده شده دراین روش انرژی کینتیکی کافی برای باز آرایی حالت کریستالی را ندارند. عملیات حرارتی در دمای 500C° کافی است تا این فیلم آمورف را به صورت کریستالی در آورد. دوام فیلم های نازک اسپاتر شده در بدنه هنوزاثبات نشده است.
روش پرس ایزواستاتیک گرم نیز برای تولید فیلم ها استفاده می شود. اگر یک امپلنت فلزی را با ذرات HA پوشش دهیم . و سپس آن را پرس گرم کنیم، می توانیم پوششی چسبنده وبا دانسیته ی بالا تولید کنیم. برای ایجاد یک فشار یکسان بر روی ذرات HA دراین فرآیند بایدامپلنت را در داخل یک فویل فلزی (فلز گران بها ) قرار دهیم.همانگونه که می دانید با استفاده از روش پرس ایزواساتیک گرم می توانیم از دماهای پایین تری نسبت به روش های غیر ایزواستاتیک ، برای زینتر ینگ استفاده کنیم. استفاده از دمای پایین تر در زینتر ینگ احتمال تغییر خواص مکانیک زیرلایه ی فلزی کاهش می یابد.
چندین شرایط برای استفاده از پوشش های HA در وسایل پروتزی وجود دارد:
1)فاز کریستالی صحیح
2)ترکیب پایدار
3)دانسیته ی بالا
4)چسبندگی خوب به زیر لایه
5)خلوص بالا
6)واکنش ندادن با زیر لایه
پوشش های تولیدی با پلاسمای اسپری اغلباً مخلوطی از فازهای کریستالی و آمورف هستند. که این مسئله ممکن است مطلوب نباشد. چسبندگی پوشش های HA تولید شده به این روش به زیر لایه های فلزی اساساً مکانیکی است. وبنابراین زبری زیر لایه نقش مهمی را ایفا می کند.
منبع:ceramic materials/c.Barry Carter.m.Grant Norton

شيشه ها در سراسر عمر زمين با سرد شدن سريع ماگماها وگدازه ها تشكيل شده اند. بهترين مثال در اين زمينه ،شيشه ابزيدين (1) است كه در ساخت پيكان هاي نوك تيز و وسايل برش مورد استفاده قرار مي گرفت. شيشه هايي با تركيب شيميايي متفاوت ،از ماه و شهابسنگها نيز بدست آمده است و از اين راه مي توان اطلاعات مهمي راجع به پيدايش سيستم خورشيدي بدست آورد .
اگر چه تاريخچه ساخت شيشه روشن نيست، ولي احتمالاً اولين بار در3000سال پيش ، در مصر توليد شد كه از آن در وسايل تزئيني استفاده مي نمودند. تكنيكهاي دميدن توسط رومي ها توسعه يافت و وسايل شيشه اي رايج شدند . از آن پس شيشه سير تكاملي خود را از يك شئ كم مصرف تزئيني ، به ماده اي با مصارف گوناگون طي نمود . اين تكامل تدريجي مديون اختراعات علمي و گروه هاي متعدد محققين ، در سطوح مختلف مي باشد.

با وجود اينكه شيشه كاربردي عمومي يافته است محققين بر روي يك تعريف رضايتبخش براي آن توافق ندارند . متداولترين ترين تعريف به اين صورت است كه « شيشه يك محصول معدني مذاب است كه بر اثر سرد شدن ، بدون آنكه بلوري شود ، به حالت جامد در مي آيد.» اما اين توصيف چندان رضايت بخش نيست چرا كه شيشه هاي آلي را در بر نمي گيرد. در ضمن شيشه ها با روش هاي مختلفي مانند تبخير محلول و ته نشيني بخار ، ساخته مي شوند. با اين حال تعريف فوق در اكثر موارد صادق است. شيشه هاي طبيعي عموماً غني از سيليسيم مي باشند و مقادير زيادي از ساير فلزات نظير Fe ,Na ,K ,Ca ,Mg وAl كه همه آنها با اكسيژن همراه هستند،را شامل مي شوند. شيشه هاي تجارتي مشابه هم هستند و معمولاً از ذوب كردن مخلوطهايي از SiO2 و ساير اكسيد هاي معدني ، در دماي بالا، ساخته مي شوند. معمولا اين قبيل شيشه ها، با استفاده از مواد شيميايي ومعدني به عنوان منبع پخت ، درتانكهاي حرارتي بزرگ الكتريكي ،نفتي ياگاز سوز ،ذوب مي شوند .واحدهاي ذوب اغلب پيوسته است واز يك طرف ، به كوره وارد شده واز طرف ديگر شيشه مذاب به طور پيوسته، خارج شده و به شكل مورد نظر تبديل مي شود، شكل دهي با يكي از روشهاي زير صورت مي گيرد :
دميدن ،فشردن ، ريخته گري درون قالبها ، بيرون راندن از روزنه هاي مخصوص و غيره . در فرايند شناور سازي پيلكينگتون ، نوار باريكي از شيشه مذاب ،بر سطح حمامي ازقلع مذاب براي هموار كردن تمام نا همواريهاي سطح آن،به مدت كافي شناور ميشود .اكثر صفحات شيشه اي ،در دنيا به روش شناور سازي ساخته مي شوند .

ساختار شيشه
 

به آساني مي توان ساختار يك شيشه ساده را در ذهن تصور نمود . نمودار ساده اي از شيشه هاي SiO2 خالص و SiO2 بلوري(كوارتز) در شكل - 1 نمايش داده شده است . هر دو ماده حاوي اتم هاي سيليسيم هستند كه در يك ساختار چهار وجهي با چهار اتم اكسيژن پيوند برقرار كرده اند . ماده بلوري داراي نظمي با ابعاد گسترده تر مي باشد . از نظر تئوري، دانستن موقعيت يك سلول واحد در بلور، مي تواند براي پيشگويي موقعيت كليه اتم هاي ديگر مورد استفاده قرار گيرد. اگرچه شيشه، گاهي در ابعاد بيش از چند قطر اتمي ساختار منظمي دارد، ولي در ابعاد بيشتر نظمي ندارد .

شكل 1
(a) ساختار بلوري SiO2
(b طرحواره اي از ساختار شيشه SiO2
(c) چهار وجهي نشان داده شده در قسمت هاي و نمايش دهنده يك اتم سليسيم
(دايره تو پر ) به همراه چهار اتم اكسيژن (كره هاي تو خالي بزرگ) مي باشند .
شيشه SiO2 خواص مطلوب زيادي از قبيل پايداري شيميايي فوق العاده،توانايي مقاومت در مقابل تغييرات زياد و ناگهاني
دما و قابليت عبور نور در گستره وسيعي از طول موج را دارا مي باشد. متأسفانه ، ويسكوزيتــه و نقطه ذوب SiO2 بسياربالا است (ºC 1723) و اين مطلب ساختن شكلهاي قابل استفاده از آن را مشكل مي سازد.به همين دليل شيشه SiO2را به سختي ميتوان از مذاب آن ساخت . روش پايين آوردن نقطه ذوب و ويسكوزيته شيشه SiO2 ، وارد نمودن تعديل كننده هاي شبـــكه (اتم هايي كه شبكه Si-O-Si را مي شكنند)، مي باشد .درشكل- 2 اثر افزايش Na2O – نوعي تعديل كننده – نمايش داده شده است. با شكستن شبكه ، ويسكوزيته ودماي ذوب آن پايين مي آيد و دردماي مناسب، به شكلهاي قابل استفاده اي تبديل مي شود.
اكثر عناصر جدول تناوبي نيز مي توانند در شيشه هاي سنتزي بعنوان يك تشكيل دهنده و تعديل كننده شبكه وارد شوند. با تغيير تركيب شيميايي موادي كه در ساخت شيشه به كار مي رود ، مي توان خصوصيات فيزيكي و شيميايي زيادي را در مواد شيشه اي ايجاد نمود. به همين دليل كاربردهاي كنوني شيشه ، گستره اي از شيشه ساده (شيشه هاي پنجره اي و بطري) تا شيشه هاي پيچيده(ارتباطات راه دور ، صفحات بلور – مايع، ليزرها ، پروتزهاي پزشكي و محاسبات نوري)را در بر مي گيرد .

شكل 2- افزايش Na2O به شيشه , شبكه بلوري آن را در هم ريخته و مانند ذوب شدن با دماي بالا , از ويسكوزيته آن مي كاهد

شيمي شيشه هاي معمولي
 

اگر چه پرداختن جديدترين كاربرد هاي شيشه جالب است .شيمي اشياء شيشه اي ساده و عادي ميتواند بطور فريبنده اي پيچيده و جالب باشد. متداولترين تركيبي كه در سراسر دنيا براي شيشه بكار مي رود ، مخلوطي از Na2O ، CaO و SiO2
به همراه مقادير كمي از ساير اكسيدها مي باشد . اين نوع شيشه را شيشه آهكي مي نامند . شيشه آهكي نسبت به ساير شيشه ها مزايايي دارد :
• سازنده هاي آن ارزان و متداولند
• به هنگام سرد شدن متبلور نمي شود
• در دماهاي نسبتأ پايين (حدود ºC1300 ) ذوب مي شود
• در برابر عوامل خوردگي جوي مقاوم است
در نتيجه بطري ها ، شيشه هاي مربا ، شيشه پنجره ها ، لامپ روشنايي و لامپهاي فلورسنت معمولاً از شيشه آهكي ساخته مي شوند .
در ضمن شيشه آهكي را مي توان به آساني رنگ كرد. براي مثال ، افزودن غلظتهاي كمي از يونهاي فلزات واسطه ، سبب جذب نور در ناحيه مرئي طيف مي شودكه به علت انتقالات الكترونهاي 3d مي باشد . مثلاً رنگ سبزي كه در لبه شيشه پنجره ها ديده مي شود ناشي از وجود مقادير كم Fe 2+ مي باشد. ساير رنگ كننده ها عبارتند از Co2+ , براي رنگ آبي ، Mn3+ براي رنگ ارغواني و Cr3+ براي رنگ سبز . از آنجاييكه انتقالات درالكترونهاي 3d اتفاق مي افتد ، رنگهاي حاصل بستگي به محيط اطراف يونها دارد . به همين دليل ، رنگها اغلب با تغيير در تركيب شيشه ها ، تغيير مي كنند . در هر صورت عناصر خاكهاي نادر نيز مي توانند در شيشه هاي رنگي مورد استفاده قرار گيرند كه انتقالات الكتروني آنها در اوربيتالهاي داخلي تر انجام مي پذيرد. بنابراين، انتقالات آنها تحت تأثير محيط اطراف يون قرار نمي گيرد و رنگ حاصل به تركيب شيشه بستگي نخواهد داشت .
اما يكي از معايب شيشه آهكي ، عدم پايداري آن است. عموماً شيشه را بعنوان ماده بي اثر در نظر مي گيرند ولي خيلي از شيشه ها ازنظر شيميايي فعال هستند . شكلهاي متعددي از اين قبيل واكنشها وجود دارد كه دو مورد مهم آنها به قرار زير است :
در محلولهاي اسيدي ، تعويض يونهاي H+ مجاور سطح شيشه با يونها قليايي داخل شيشه به آساني انجام مي پذيرد . معمولاً اين تعويض يون سبب تشكيل يك لايه محلول رنگين كماني بر شيشه مي شود . بر عكس ، در معرض يك محلول قليايي ، ساختار شيشه با وارد شدن يونها ي OH- در هم شكسته مي شود و در نهايت منجر به انحلال كامل شيشه مي گردد. تشكيل لايه سفيد نازكي بر روي سطح ظروف شيشه اي، پس از آنكه مدت زيادي در معرض شوينده ها قرار ميگيرد ، مثال به خوبي شناخته شده اي از فرايند اخير مي باشد .
شيشه هاي آهكي در مقابل دماهاي زياد با تغييرات ناگهاني حرارت نيز زياد مقاوم نيستند . بدليل انبساط حرارتي زياد (تغيير ابعاد با دما)شيشه آهكي، تغييرات ناگهاني دما سبب ايجاد فشارهاي ناخواسته در شيشه وشكاف برداشتن ياشكستن آن مي شود .
يك راه حل براي اين قبيل مسائل ، توسعه شيشه هاي بوروسيليكات است. يك مثال از شيشه هاي بوروسيليكات مقاوم حرارتي و پايدار، شيشه پيركس است. بوروسيليكاتها گستره وسيعي از كالاهاي خانگي مصرفي را در برميگيرند. افزايشB2O3 به تركيب شيميايي شيشه دو مزيت دارد . يكي اينكه انبساط گرمايي را تا 50% كاهش ميدهد و درنتيجه مقاومت هر شئ را دربرابرشوكهاي گرمايي بالامي برد دوم اينكه پايداري شيشه بطورمحسوسي بالا مي رود. علل افزايش پايداري شيميايي در بوروسيليكاتها روشن نيست . يك نظر رايج اين است كه با سرد شدن شيشه يك فاز غير قابل اختــلاط بوجود مي آيد، يك فاز ناپيـــوسته غني از Na2O و B2O3 و يك فاز پيوشته غني از SiO2 . پايداري شيشه بدون از دست دادن توانايي تشكيل شيشه در دماهاي معقـول تقويت مي شود . از آنجا كه قطر فاز ناپيوسته كاملاً زير طول موج نور مرئي است ، شفافيت اين ماده محفوظ است.
از اين پديده مي توان براي توليد گروه معروف ديگري از شيشه ها يعني شيشه هاي شيري رنگ استفاده كرد. بسياري از شيشه ها به گونه اي طراحي شده اند كه به صورت دو فاز جدا مي شوند و ريخت (مورفولوژي)آنها طوري است كه شكست و پراكندگي دروني نور، ماده اي نيم شفاف يا مات به وجود مي آورد. هر دو فاز مي توانند شيشه باشند ، يا در مواردي يك فاز ميتواند بلوري باشد. از شيشه هاي شيري رنگ در ساخت بعضي از ظروف آشپزي نيم شفاف و بشقابهاي سفيد غذا خوري استفاده مي شود.
تركيبهاي استاندارد ديگري براي شيشه وجود دارد . آلومينو سيليكاتها خواصي مشابه بوروسيليكاتها دارند اما مي توانند دماهاي بالاتري را تحمل كنند. شيشه هاي سربي با توجه به دارا بودن خواصي از قبيل : ضريب شكست بالا، دماي ذوب پايين ، سادگي شكل پذيري و مقاوم بودن در مقابل تابش هاي پر انرژي ، كاربرد وسيعي دارند . از دو خاصــيت اول درساخت شيشــه هاي صنعتي، شيشه هاي تزييني و نوري و از خاصيت سوم در پنجره هاي تابشي و لامپ هاي تلوزيون و … استفاده مي شود . شيشه هاي كه از افزايش بورات ، فسفات ، ژرمنات و كالكوژنيد بدست مي آيند ، نيز كاربرد تجارتي دارند .

شيشه – سراميك ها
 

شيشه – سراميك ها بين شيشه ها و سراميك ها ي بلوري ، پلي ايجاد مي كنند . شيشه – سراميك ها به بهترين شكل به صورت » جامدهاي ريز بلوري كه با تبـــلور كنترل شده شيشه بوجود آمده اند « تعريف ميشوند . شيشه ها با استفاده از تكنيــكهاي استاندارد ذوب شده و شكل مي پذيرند و سپس با عمليات حرارتي ويژه اي ، بلور دانه اي يكنواختي تشكيــل ميشود . معمولاً 50% حجمي شيشه – سراميك ها بلوري است و آنها را بادرجه بلوري شدن از شيشه هاي مات تشخيص مي دهند. خواص ويژه شيشه – سراميك ها توسط خواص فيزيكي تك بلورها و بوسيله رابطه بين بافت بلورها و شيشه باقي مانده كنترل مي شود . به همين دليل شيشه – سراميك ها داراي خواص گوناگوني از قبيل : استحكام ، قابليت ماشين كاري و پايداري در برابر تغييرات حرارتي مي باشند . (شكل 3 )

شكل 3-(a) β – ميكروگراف الكتروني عبوري شيشه – سراميك كوارتز پر شده , كه درجه تبلور اين مواد را نمايش مي دهد
(b) ميكروگراف الكتروني عبوري شيشه – سراميك فلورميكا
نمونه اي از اين پديده ، ويژنز (2) محصول كورنينگ است (3) كه از شيشه Li2O - Al2O3 - SiO2 كه مقاديـــر كمي از TiO2 و ZrO2 دارد تحت تاثير گرما ساخته مي شود. تحت تاثير گرما بلورهايي از زيركونيم تيتانات از شيشه رسوب مي كند و محلهاي هسته زايي را براي رشد بلورهاي ليتيم آلومينوسيليكات از شيشه فراهم ميكنند . از آنجا كه انبساط گرمايي بلورهاي ليتيم آلومينوسيليكات بطور استثنائي پايين است ، اين شيشه – سراميك ها مي توانند تغييرات ناگهاني دما را در ارتباط با ظروف خوراك پزي تحمل كنند . در ضمن به دليل اينكه اندازه هر بلور كوچكتر از طول موج نور است و ضريب شكست اين بلورها و شيشه با يكديگر همخواني دارد پراكندگي نور صورت نمي گيرد و اين مواد شفاف به نظر ميرسند .

الياف نوري
 

بالاخره ، يكي از ساده ترين شيشه ها (SiO2 خالص) در يكي از مهمترين محصولات شيشه اي يعني هدايت كننده هاي نوري براي ارتباطات راه دور مورد استفاده قرار مي گيرد .اين قبيل الياف نياز به خلوص خيلي بالايي براي عبور نور در بيش از دهها كيلومتر دارند .در اين مواد بايد از ناخالصي هايي ماننـــد فلزات واسطه يا H2O محلول ، حتي به ميزان يك بيليونيم نيز اجتناب نمود ، زيرا اين مواد قسمت عمده نور را در فواصل زياد ، جذب ميكنند . در ضمن هنگام ذوب SiO2 نيز با مشكلاتي مواجه مي شويم كه تهيه اين ماده را مشكل تر مي كند .
به همين دليل الياف نوري معمولاً با استفاده از تكنيك غير متداول رسوب دهي بخار شيميايي (4) تشكيل مي شوند. در شكل ديگري از اين تكنيك يعني رسوبدهي بخار بيروني (5) مخلوطي از SiCl4, و O2 در شعله CH4 - O2 شعله ور مي شود. يكي از محصولات واكنش SiO2 بي شكل دوده مانند است كه بر سطح خارجي يك ميله شيشه اي ته نشين مي شود. ميله جابجا مي شود وبا حرارت دادن در دماي بالا دوده به شيشـــه محكم مي شود. شيشـــه حاصل به صورت يك تار نازك و فوق العاده خالص در مي آيد. با افزايش كنترل شده ساير هاليدها(براي مثال GeCl4) به شعله ، ضريب شكست مقطع طولي تار حاصل با دقت زياد كنترل مي شود. تركيبات شيشه – سراميك و شيشه هاي تجارتي متنوع ديگر در سراسر جهان به فروش مي رسد . توسعه تكنيكهايي مانند روش رسوب دهي بخار شيميايي و تحقيق در زمينه اساس شيميايي و ساختار شيشه در بسياري از آزمايشگاه هاي دانشگاهي و صنعتي دنبال مي شود . اين تحقيقات تا زماني كه به طرق مختلفي بر زندگي روزمره اثر مي گذارند ، ادامه خواهند يافت .
Glass & Glassmaking J.of chemical Ed. , 68(9), 765-768(1991)

پي نوشت ها :
 

1. Obsidin
2. Visions
3. Corning
4. Chemical – Vapor Deposition
5. Vapor Deposition Outside

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : سایت راسخون
ماشین کاری قطعه ی خام
برای بدست آودرن یک محصول سرامیکی با شکل مناسب معمولا نیاز است تا بدنه را ماشین کار ی کنیم. این ماشین کاری را می توان قبل و یا بعد از اینکه قطعه زنیتر شده انجام دهیم. اگر فرآیند ماشین کاری پیش از اینکه قطعه زنیتر شود انجام شود، این فرآیند را ماشین کاری قعطه ی خام (Green Machining) گویند مزیت های ماشین کاری پیش از زنیترینگ این است که زمان ماشین کاری به میزان 1/10 (یک بخش بر 10) و قیمت ماشین کاری 1/20 کمتر است.
علت این امر این است که درحالت ماشین کاری خام سایش ابزارهای ساینده کمتر است. و همچنین برای این نوع ماشین کاری نیاز کمتری به ابزارهای ساینده ی گران بها است. جدول 1 استفاده از مواد ساینده ی مختلف را در ماشین کاری قطعات سیلیسی پیش از نیتریداسیون و تبدیل شدن به مقایسه کرده است.

خروج بایندر
در سفال، خروج بایندر با تبخیر آب از گل شکل داده شده انجام می شود. در ادامه ی پخت ساختار ماده ی رسی تغییر کرده و تبدیلات فازی رخ می دهد که این تبدیلات نیز با خروج آب همراه هستند. روش هاش شکل دهی سرامیک های مهندسی مانند قالب گیری تزریقی، بدنه های خامی پدید می آورد که دارای 50-30 درصد حجمی بایندر هستند.عموماً ما تلاش می کنیم که این بایندرها را بدون ایجاد ترک ویا اعوجاج از نمونه خارج کنیم. خروج بایندر یکی از مراحلی از فرایند شکل دهی است که احتمال تشکیل عیوب در این مرحله زیاد است. عیوبی همچون ترک و تاول زدن ها عیوبی هستند که در این مرحله پدید می آیند. پدید آمدن این عیوب سبب کاهش استحکام مکانیکی و سایر خواص بدنه می شود. مشکل دیگری که وجود دارد این است که سیستم های بایندری مورد استفاده در سرامیک ها معمولا دارای چندین جزءهستند که هر جزء نقطه جوش و تجزیه ی متفاوتی دارد. اجزاء با نقطه جوش پایین مانند واکس ها ممکن است به سرعت وبوسیله ی تبخیر در دمای پایین از بدنه خارج شوند.
اکسیداسیون و یا تجزیه ی در دماهای بالا سبب خروج اجزای با جرم ملکولی بالا می شود.
برای سرامیک های اکسیدی ، بایندر می تواند در طی فرآیند پخت در هوا به گازهایی همچون تبدیل شود. عموما خروج بایندر از بدنه مشکلی ایجاد نمی کند. به هر حال ، برخی وضعیت ها وجود دارد که خروج بایندر از بدنه مشکل ساز می شود، برای مثال استفاده از پلی وینیل بوتیران (Poky (vinyl buty rals) ) با است. که در این مورد، ته مانده ی کربن می تواند به میزان بسیار ناچیز در بدنه باقی بماند. حتی اگر فرایندحرارت دهی در هوا به مدت 24 ساعت و در دمای 700C° انجام شود. عموما سرامیک های غیر اکسیدی را نمی توان در اتمسفر اکسیدی حرارت داد. خروج بایندر در این نوع از بدنه ها در اتمسفر های کاهشی و خنثی انجام می شود. البته فرآیند خروج بایندر در اتمسفر های خنثی وکاهشی با مشکلات بیشتری نسبت به اتمسفر اکسیدی مواجه است. فرآیند تجزیه ی بایندر در این محیط ها (خنثی یا کاهشی) به درستی شناخته نشده است. و بیشتر بایندر ها در این شرایط تجزیه از خود کربن به جای می گذارند. این کربن باقی مانده می تواند برای مراحل بعدی زنیترینگ مضر باشد.
فرآیند خروج بایندر آهسته انجام می شود تا میزان عیوب، کرویی کاهش یابد. شکل 1 سیکل خروج یک بایندر را نشان می دهد. در این نمودار یک گاز فشرده شده در بالای قطعه عبور می کند تا فرایند بخار شدن را یکنواخت کند. زمان خشک کردن قطعات نازک کمتر از قطعات ضخیم است.

خروج بایندر از بدنه ی سرامیکی یکی از زمینه های تحقیقاتی فعال است. این تحقیقات از مدل سازی تجزیه ی یایندر و نفوذ بایندر تشکیل شده است.
ماشین کاری پایانی
شکل دهی ایده آل قطعاتی پدید می آورد که دارای شکل مطلوب هستند و خطای ابعادی آنها درحدی قابل قبول است. همچنین این قطعات دارای سطح پایانی مناسبی هستند. به هر حال در بسیاری از موارد، این وضعیت اتفاق نمی افتد وما نیاز مند آن هستیم که عملیات ماشین کاری پایانی (قبل یا بعد از زنیترینگ) بر روی نمونه ها انجام دهیم.عموما فرآیند ماشین کاری پایانی (final Machininig) به دلایل زیر انجام می شود:
تنظیم ابعاد قطعه و رساندن ابعاد به ابعاد مطلوب
بهبود وضعیت سطح پایانی
از بین بردن عیوب سطحی
این روش ها می توانند گران بها باشند. در واقع فرایند ماشین کاری نهایی بخش زیادی از هزینه ی کلی ساخت را در بر میگرد. مواد سرامیکی را به سختی می توان ماشین کاری کرد زیرا سخت و شکننده هستند. هزینه ی ماشین کاری به خاطر این بالاست که در این فرآیند از ابزار آلات الماسه استفاده می شود که این ابزار الات گران قیمت هستند. همچنین سایر ابزار آلاتی که برای برش و سایش استفاده می شود نیز عمر کوتاهی دارند. همچنین زمان مورد نیاز برای سایش بالا ست زیرا اگر بارهای فشاری وارد بر سرامیک ها بزرگ باشند امکان دارد موجب شکسته شدن آنها بشود.
روش های مکانیکی مورد استفاده برا ی ماشین کاری سرامیک ها عبارتند از:
سایش بوسیله ی ابزارآلات ساینده. در این ابزار ها ذرات ساینده در زمینه ای نرم تر از ذرات مانند شیشه، رابر، رزین پلیمری و یا حتی فلز (مثلا WC در Co ) قرار گرفته اند و عمل سایش را انجام می دهند.
پولیش کردن با استفاده از ذرات ساینده ی قرار داده شده بر روی سطح پارچه ای
سندبلاست کردن (Sand blasting) با استفاده از ذرات ساینده. در این روش با استفاده از هوای فشرده شده ذرات ساینده بر روی سرامیک پاچیده می شود.
ماشین کاری با جت آب. در این روش با استفاده از یک جت آب فشار بالا، ذرات ساینده بر روی سطح سرامیکی برخورد می کنند.
روش ماشین کاری با جت آب معمولا به عنوان روشی بسیار سریع برای ماشین کاری سرامیک های سخت محسوب می شود. شکل 2 اجزای اصلی یک آلت تراش جت آب (water –jet cutter) نشان داده شده است.

سرعت برش بستگی به نوع ماده ای که می خواهیم آن را برش دهیم بستگی دارد و می تواند 130 میلی متر بر دقیقه برای شیشه و 5 میلی متر بر دقیقه برای سرامیک های سخت و پر دانستیه مانند باشد. در جت آب، آب تا 380MPa فشرده شده و با سرعت 750 متر برثانیه از میان یک روزنه ی یاقوتی (Sapphive OriFice) به بیرون فرستاده می شود در جت های ساینده ، سرعت ها ممکن است اندکی کمتر از این سرعت باشد.
تهیه ی سرامیک های متخلخل
در بسیاری از کاربردهای سنتی سرامیک ها، مخصوصا درکاربردهای ساختاری و الکتریکی ، نیاز است تا اجزای سرامیکی زنیتر شده کمترین میزان تخلخل را داشته باشند. به هر حال در بسیاری از کاربردهای جدید که هر روز درحال رشد بیشتری نیز هستند. (مثلا درسرامیک های جاذب اکثریت و سنسورهای گازی)؛ تخلخل نه تنها مطلوب است، بلکه ضروری نیز هستند. روش های متنوعی برای تولید ساختارهای متخلخل وجود دارد. برخی از این روش ها عبارتند از :
استفاده از اندازه ذرات بزرگ با ذرات بسیار ریز سرامیک ها برای جلوگیری از چیدمان پر دانسیته ی پودر سرامیکی
فرایند آندرفایر (under fire). در این فرایند یک بدنه ی خام فشرده شده و در آن تعداد زیادی تخلخل ریز پدید می آید.
افزودن ذرات یک ماده ی آلی (با قطر بیش از 20 میکرون ) به مخلوط پودر سرامیک. هنگامی که این مواد آلی می سوزند، جای آنها را تخلخل ها می گیرند. ما با کنترل روش تولید با این روش می توانیم مواد فوتونیک مزوپورس (mesoporous photonic) تولید کنیم.
استفاده از یک سیستم بایندر که دارای عوامل کف زا باشد. این عامل کف زا مقدار زیادی حباب هوا در داخل مخلوط تولید می کند.
اشباع کردن یک فوم متخلخل (با تخلخل های متصل به هم) با محلول سرامیکی و سپس سوزاندن بدنه ی ذکر شده.
استفاده از یک ترکیب شیشه ای با خاصیت جدایش فازی. پس از تشکیل بدنه بوسیله ی این ترکیب، بدنه در داخل یک محلول خورنده مانند اسید قرار می گیرد که در طی این فرآیند یکی از فازهای بدنه به طور کامل خورده شده و به جای آن تخلخل باقی می ماند. این فرآیند برای تولید شیشه های متخلخل استفاده می شود.
سفال های شکل داده شده
در ابتدای این مقاله گفتیم که ما در مورد کوزه گری صحبت می کنیم. در ادامه به ارائه خلاصه یا از زمینه های استفاده از تکنیک های شکل دهی می پردازیم.برخی از روش های بیان شده در بخش های قبل در طی میلیون ها سال بوسیله ی سفال گران مورد استفاده قرار گرفته است. پرسلان های کلاسیک می توانند به نازکی یک برگه ی کاغذ باشند(کمتر از O.2mm). بدنه ی بون – چینی (bone China) به این دلیل نامگذاری شده اند که در تولید آنها از خاکستر استخوان (سه تقربیا 50% ) استفاده می شود. این نوع بدنه جزء پرسلان های سخت است و می تواند بسیار نازک از آن تهیه کرد. این بدنه ها به حدی نازک اند که خاصیت ترانسلوسنتی در آنها به وضوح دیده می شود.
خاک رس کاغذی (paper clay) یک ماده ی به نسبت جدید برای سفال گری است. در این مورد رس و کاغذ به نسبت حجمی 50% از هر کدام مخلوط می شوند. الیاف کاغذ (سلولز) اضافه شده باعث افزایش استحکام بدنه ی تولیدی از این مواد می شوند به صورتی که می توان از این نوع ماده، صفحاتی تولید کرد که با برش و شکل دهی آنها قبل از پخت، بدنه ی سرامیکی بوجود می آید. با پخته شدن این بدنه، بخش آلی آن خارج شده و بدنه ی سرامیکی تشکیل می شود که نسبت به حالت عادی بسیار سبک تر است.

همانگونه که در شکل 3 دیده می شود. اجسام رسی توخالی بوسیله ی چرخش گل بر روی چرخ کوزه گری ساخته می شود. در این فرآیند کوزه گر بوسیله ی دست ویا ابزار آلات خاص بدنه ی گلی را شکل دهی می کند.
فرآیند چنبره زنی (coiling )، پینچنیگ (pinching) و اسلبینگ (slabbing) برای تولید اشیای سفالی بزرگ استفاده می شود. شرط تهیه مناسب این بدنه ها این است که ضخامت در محل های مختلف این بدنه ها ثابت باشد تا در طی فرایند خشک شدن و پخت، شرایط در همه جا یکسان باشد.
شیشه های شکل داده شده
شیشه را می توان به وسیله ی روشهای مختلفی شکل دهی کرد. از ریخته گری یا قالب گیری برای شکل دهی شیشه های تلسکوپ ولنز استفاده می شود.
برای پرس کردن شیشه نیاز به یک قالب است. این قالب می تواند از جنس های مختلفی مانند چدن خاکستری (تا 1000C° )، فولاد زنگ نزن (که می تواند برای شکل دهی شیشه های بروسیلیکاتی در دمای 1150C° و یا شیشه سرامیک ها در دمای 1480C° استفاده شود) و یا برنز (Bronze) باشد. معمولا قالب بوسیله ی یک سیال سرد می شود. ویسکوزیته ی شیشه در این فرآیند باید تقریبا 4kp باشد. می توان بوسیله ی این فرایند اشیائی در گستره ی وزنی 5g الی 15kg را شکل دهی کرد. فرآیند شکل دهی شیشه بوسیله ی پرس در شکل 4 نشان داده شده است. این تکنیک کاملا شبیه فرایند پرس ایزواستاتیک گرم است.

فرآیند های خم کردن و ریخته گری نیز روش های ساده ای برای شکل دهی شیشه هستند. در ریخته گری ابتدا شیشه حرارت داده می شود و سپس به داخل یک قالب ریخته می شود.
فرم دهی دمشی شیشه از اولین دهه ی پیش از میلاد استفاده می شده است. در این روش یک تکه از شیشه در سری دمش قرار داده می شود و بوسیله ی دمیده شدن هوا از میان سری دمش، شیشه شکل دهی می شود. این تکنیک به صورت دستی و اتوماتیک استفاده می شود.
فرآیند کشش نیز برای شکل دهی تیوپ ها و صفحات شیشه ای استفاده می شود. درکارخانجات تولید شیشه های فلوت ، صفحات شیشه ای بوسیله ی کشش تشکیل می شوند. برای تولید الیاف شیشه ای روش ریسندگی استفاده می شود. در این روش الیاف تجاری شیشه بوجود می آیند که کاربرد فراوانی درکامپوزیت ها و تولید قطعات عایق و....دارند.
منبع انگلیسی مقاله :
Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

لعاب در بدنه هاي سراميکي

مقره

 

هشت فناوری نانویی برای منازل

مقره

 

لعاب در بدنه هاي سراميکي

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : سایت راسخون
ماشین کاری قطعه ی خام
برای بدست آودرن یک محصول سرامیکی با شکل مناسب معمولا نیاز است تا بدنه را ماشین کار ی کنیم. این ماشین کاری را می توان قبل و یا بعد از اینکه قطعه زنیتر شده انجام دهیم. اگر فرآیند ماشین کاری پیش از اینکه قطعه زنیتر شود انجام شود، این فرآیند را ماشین کاری قعطه ی خام (Green Machining) گویند مزیت های ماشین کاری پیش از زنیترینگ این است که زمان ماشین کاری به میزان 1/10 (یک بخش بر 10) و قیمت ماشین کاری 1/20 کمتر است.
علت این امر این است که درحالت ماشین کاری خام سایش ابزارهای ساینده کمتر است. و همچنین برای این نوع ماشین کاری نیاز کمتری به ابزارهای ساینده ی گران بها است. جدول 1 استفاده از مواد ساینده ی مختلف را در ماشین کاری قطعات سیلیسی پیش از نیتریداسیون و تبدیل شدن به مقایسه کرده است.

خروج بایندر
در سفال، خروج بایندر با تبخیر آب از گل شکل داده شده انجام می شود. در ادامه ی پخت ساختار ماده ی رسی تغییر کرده و تبدیلات فازی رخ می دهد که این تبدیلات نیز با خروج آب همراه هستند. روش هاش شکل دهی سرامیک های مهندسی مانند قالب گیری تزریقی، بدنه های خامی پدید می آورد که دارای 50-30 درصد حجمی بایندر هستند.عموماً ما تلاش می کنیم که این بایندرها را بدون ایجاد ترک ویا اعوجاج از نمونه خارج کنیم. خروج بایندر یکی از مراحلی از فرایند شکل دهی است که احتمال تشکیل عیوب در این مرحله زیاد است. عیوبی همچون ترک و تاول زدن ها عیوبی هستند که در این مرحله پدید می آیند. پدید آمدن این عیوب سبب کاهش استحکام مکانیکی و سایر خواص بدنه می شود. مشکل دیگری که وجود دارد این است که سیستم های بایندری مورد استفاده در سرامیک ها معمولا دارای چندین جزءهستند که هر جزء نقطه جوش و تجزیه ی متفاوتی دارد. اجزاء با نقطه جوش پایین مانند واکس ها ممکن است به سرعت وبوسیله ی تبخیر در دمای پایین از بدنه خارج شوند.
اکسیداسیون و یا تجزیه ی در دماهای بالا سبب خروج اجزای با جرم ملکولی بالا می شود.
برای سرامیک های اکسیدی ، بایندر می تواند در طی فرآیند پخت در هوا به گازهایی همچون تبدیل شود. عموما خروج بایندر از بدنه مشکلی ایجاد نمی کند. به هر حال ، برخی وضعیت ها وجود دارد که خروج بایندر از بدنه مشکل ساز می شود، برای مثال استفاده از پلی وینیل بوتیران (Poky (vinyl buty rals) ) با است. که در این مورد، ته مانده ی کربن می تواند به میزان بسیار ناچیز در بدنه باقی بماند. حتی اگر فرایندحرارت دهی در هوا به مدت 24 ساعت و در دمای 700C° انجام شود. عموما سرامیک های غیر اکسیدی را نمی توان در اتمسفر اکسیدی حرارت داد. خروج بایندر در این نوع از بدنه ها در اتمسفر های کاهشی و خنثی انجام می شود. البته فرآیند خروج بایندر در اتمسفر های خنثی وکاهشی با مشکلات بیشتری نسبت به اتمسفر اکسیدی مواجه است. فرآیند تجزیه ی بایندر در این محیط ها (خنثی یا کاهشی) به درستی شناخته نشده است. و بیشتر بایندر ها در این شرایط تجزیه از خود کربن به جای می گذارند. این کربن باقی مانده می تواند برای مراحل بعدی زنیترینگ مضر باشد.
فرآیند خروج بایندر آهسته انجام می شود تا میزان عیوب، کرویی کاهش یابد. شکل 1 سیکل خروج یک بایندر را نشان می دهد. در این نمودار یک گاز فشرده شده در بالای قطعه عبور می کند تا فرایند بخار شدن را یکنواخت کند. زمان خشک کردن قطعات نازک کمتر از قطعات ضخیم است.

خروج بایندر از بدنه ی سرامیکی یکی از زمینه های تحقیقاتی فعال است. این تحقیقات از مدل سازی تجزیه ی یایندر و نفوذ بایندر تشکیل شده است.
ماشین کاری پایانی
شکل دهی ایده آل قطعاتی پدید می آورد که دارای شکل مطلوب هستند و خطای ابعادی آنها درحدی قابل قبول است. همچنین این قطعات دارای سطح پایانی مناسبی هستند. به هر حال در بسیاری از موارد، این وضعیت اتفاق نمی افتد وما نیاز مند آن هستیم که عملیات ماشین کاری پایانی (قبل یا بعد از زنیترینگ) بر روی نمونه ها انجام دهیم.عموما فرآیند ماشین کاری پایانی (final Machininig) به دلایل زیر انجام می شود:
تنظیم ابعاد قطعه و رساندن ابعاد به ابعاد مطلوب
بهبود وضعیت سطح پایانی
از بین بردن عیوب سطحی
این روش ها می توانند گران بها باشند. در واقع فرایند ماشین کاری نهایی بخش زیادی از هزینه ی کلی ساخت را در بر میگرد. مواد سرامیکی را به سختی می توان ماشین کاری کرد زیرا سخت و شکننده هستند. هزینه ی ماشین کاری به خاطر این بالاست که در این فرآیند از ابزار آلات الماسه استفاده می شود که این ابزار الات گران قیمت هستند. همچنین سایر ابزار آلاتی که برای برش و سایش استفاده می شود نیز عمر کوتاهی دارند. همچنین زمان مورد نیاز برای سایش بالا ست زیرا اگر بارهای فشاری وارد بر سرامیک ها بزرگ باشند امکان دارد موجب شکسته شدن آنها بشود.
روش های مکانیکی مورد استفاده برا ی ماشین کاری سرامیک ها عبارتند از:
سایش بوسیله ی ابزارآلات ساینده. در این ابزار ها ذرات ساینده در زمینه ای نرم تر از ذرات مانند شیشه، رابر، رزین پلیمری و یا حتی فلز (مثلا WC در Co ) قرار گرفته اند و عمل سایش را انجام می دهند.
پولیش کردن با استفاده از ذرات ساینده ی قرار داده شده بر روی سطح پارچه ای
سندبلاست کردن (Sand blasting) با استفاده از ذرات ساینده. در این روش با استفاده از هوای فشرده شده ذرات ساینده بر روی سرامیک پاچیده می شود.
ماشین کاری با جت آب. در این روش با استفاده از یک جت آب فشار بالا، ذرات ساینده بر روی سطح سرامیکی برخورد می کنند.
روش ماشین کاری با جت آب معمولا به عنوان روشی بسیار سریع برای ماشین کاری سرامیک های سخت محسوب می شود. شکل 2 اجزای اصلی یک آلت تراش جت آب (water –jet cutter) نشان داده شده است.

سرعت برش بستگی به نوع ماده ای که می خواهیم آن را برش دهیم بستگی دارد و می تواند 130 میلی متر بر دقیقه برای شیشه و 5 میلی متر بر دقیقه برای سرامیک های سخت و پر دانستیه مانند باشد. در جت آب، آب تا 380MPa فشرده شده و با سرعت 750 متر برثانیه از میان یک روزنه ی یاقوتی (Sapphive OriFice) به بیرون فرستاده می شود در جت های ساینده ، سرعت ها ممکن است اندکی کمتر از این سرعت باشد.
تهیه ی سرامیک های متخلخل
در بسیاری از کاربردهای سنتی سرامیک ها، مخصوصا درکاربردهای ساختاری و الکتریکی ، نیاز است تا اجزای سرامیکی زنیتر شده کمترین میزان تخلخل را داشته باشند. به هر حال در بسیاری از کاربردهای جدید که هر روز درحال رشد بیشتری نیز هستند. (مثلا درسرامیک های جاذب اکثریت و سنسورهای گازی)؛ تخلخل نه تنها مطلوب است، بلکه ضروری نیز هستند. روش های متنوعی برای تولید ساختارهای متخلخل وجود دارد. برخی از این روش ها عبارتند از :
استفاده از اندازه ذرات بزرگ با ذرات بسیار ریز سرامیک ها برای جلوگیری از چیدمان پر دانسیته ی پودر سرامیکی
فرایند آندرفایر (under fire). در این فرایند یک بدنه ی خام فشرده شده و در آن تعداد زیادی تخلخل ریز پدید می آید.
افزودن ذرات یک ماده ی آلی (با قطر بیش از 20 میکرون ) به مخلوط پودر سرامیک. هنگامی که این مواد آلی می سوزند، جای آنها را تخلخل ها می گیرند. ما با کنترل روش تولید با این روش می توانیم مواد فوتونیک مزوپورس (mesoporous photonic) تولید کنیم.
استفاده از یک سیستم بایندر که دارای عوامل کف زا باشد. این عامل کف زا مقدار زیادی حباب هوا در داخل مخلوط تولید می کند.
اشباع کردن یک فوم متخلخل (با تخلخل های متصل به هم) با محلول سرامیکی و سپس سوزاندن بدنه ی ذکر شده.
استفاده از یک ترکیب شیشه ای با خاصیت جدایش فازی. پس از تشکیل بدنه بوسیله ی این ترکیب، بدنه در داخل یک محلول خورنده مانند اسید قرار می گیرد که در طی این فرآیند یکی از فازهای بدنه به طور کامل خورده شده و به جای آن تخلخل باقی می ماند. این فرآیند برای تولید شیشه های متخلخل استفاده می شود.
سفال های شکل داده شده
در ابتدای این مقاله گفتیم که ما در مورد کوزه گری صحبت می کنیم. در ادامه به ارائه خلاصه یا از زمینه های استفاده از تکنیک های شکل دهی می پردازیم.برخی از روش های بیان شده در بخش های قبل در طی میلیون ها سال بوسیله ی سفال گران مورد استفاده قرار گرفته است. پرسلان های کلاسیک می توانند به نازکی یک برگه ی کاغذ باشند(کمتر از O.2mm). بدنه ی بون – چینی (bone China) به این دلیل نامگذاری شده اند که در تولید آنها از خاکستر استخوان (سه تقربیا 50% ) استفاده می شود. این نوع بدنه جزء پرسلان های سخت است و می تواند بسیار نازک از آن تهیه کرد. این بدنه ها به حدی نازک اند که خاصیت ترانسلوسنتی در آنها به وضوح دیده می شود.
خاک رس کاغذی (paper clay) یک ماده ی به نسبت جدید برای سفال گری است. در این مورد رس و کاغذ به نسبت حجمی 50% از هر کدام مخلوط می شوند. الیاف کاغذ (سلولز) اضافه شده باعث افزایش استحکام بدنه ی تولیدی از این مواد می شوند به صورتی که می توان از این نوع ماده، صفحاتی تولید کرد که با برش و شکل دهی آنها قبل از پخت، بدنه ی سرامیکی بوجود می آید. با پخته شدن این بدنه، بخش آلی آن خارج شده و بدنه ی سرامیکی تشکیل می شود که نسبت به حالت عادی بسیار سبک تر است.

همانگونه که در شکل 3 دیده می شود. اجسام رسی توخالی بوسیله ی چرخش گل بر روی چرخ کوزه گری ساخته می شود. در این فرآیند کوزه گر بوسیله ی دست ویا ابزار آلات خاص بدنه ی گلی را شکل دهی می کند.
فرآیند چنبره زنی (coiling )، پینچنیگ (pinching) و اسلبینگ (slabbing) برای تولید اشیای سفالی بزرگ استفاده می شود. شرط تهیه مناسب این بدنه ها این است که ضخامت در محل های مختلف این بدنه ها ثابت باشد تا در طی فرایند خشک شدن و پخت، شرایط در همه جا یکسان باشد.
شیشه های شکل داده شده
شیشه را می توان به وسیله ی روشهای مختلفی شکل دهی کرد. از ریخته گری یا قالب گیری برای شکل دهی شیشه های تلسکوپ ولنز استفاده می شود.
برای پرس کردن شیشه نیاز به یک قالب است. این قالب می تواند از جنس های مختلفی مانند چدن خاکستری (تا 1000C° )، فولاد زنگ نزن (که می تواند برای شکل دهی شیشه های بروسیلیکاتی در دمای 1150C° و یا شیشه سرامیک ها در دمای 1480C° استفاده شود) و یا برنز (Bronze) باشد. معمولا قالب بوسیله ی یک سیال سرد می شود. ویسکوزیته ی شیشه در این فرآیند باید تقریبا 4kp باشد. می توان بوسیله ی این فرایند اشیائی در گستره ی وزنی 5g الی 15kg را شکل دهی کرد. فرآیند شکل دهی شیشه بوسیله ی پرس در شکل 4 نشان داده شده است. این تکنیک کاملا شبیه فرایند پرس ایزواستاتیک گرم است.

فرآیند های خم کردن و ریخته گری نیز روش های ساده ای برای شکل دهی شیشه هستند. در ریخته گری ابتدا شیشه حرارت داده می شود و سپس به داخل یک قالب ریخته می شود.
فرم دهی دمشی شیشه از اولین دهه ی پیش از میلاد استفاده می شده است. در این روش یک تکه از شیشه در سری دمش قرار داده می شود و بوسیله ی دمیده شدن هوا از میان سری دمش، شیشه شکل دهی می شود. این تکنیک به صورت دستی و اتوماتیک استفاده می شود.
فرآیند کشش نیز برای شکل دهی تیوپ ها و صفحات شیشه ای استفاده می شود. درکارخانجات تولید شیشه های فلوت ، صفحات شیشه ای بوسیله ی کشش تشکیل می شوند. برای تولید الیاف شیشه ای روش ریسندگی استفاده می شود. در این روش الیاف تجاری شیشه بوجود می آیند که کاربرد فراوانی درکامپوزیت ها و تولید قطعات عایق و....دارند.
منبع انگلیسی مقاله :
Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

شيشه ها در سراسر عمر زمين با سرد شدن سريع ماگماها وگدازه ها تشكيل شده اند. بهترين مثال در اين زمينه ،شيشه ابزيدين (1) است كه در ساخت پيكان هاي نوك تيز و وسايل برش مورد استفاده قرار مي گرفت. شيشه هايي با تركيب شيميايي متفاوت ،از ماه و شهابسنگها نيز بدست آمده است و از اين راه مي توان اطلاعات مهمي راجع به پيدايش سيستم خورشيدي بدست آورد .
اگر چه تاريخچه ساخت شيشه روشن نيست، ولي احتمالاً اولين بار در3000سال پيش ، در مصر توليد شد كه از آن در وسايل تزئيني استفاده مي نمودند. تكنيكهاي دميدن توسط رومي ها توسعه يافت و وسايل شيشه اي رايج شدند . از آن پس شيشه سير تكاملي خود را از يك شئ كم مصرف تزئيني ، به ماده اي با مصارف گوناگون طي نمود . اين تكامل تدريجي مديون اختراعات علمي و گروه هاي متعدد محققين ، در سطوح مختلف مي باشد.

با وجود اينكه شيشه كاربردي عمومي يافته است محققين بر روي يك تعريف رضايتبخش براي آن توافق ندارند . متداولترين ترين تعريف به اين صورت است كه « شيشه يك محصول معدني مذاب است كه بر اثر سرد شدن ، بدون آنكه بلوري شود ، به حالت جامد در مي آيد.» اما اين توصيف چندان رضايت بخش نيست چرا كه شيشه هاي آلي را در بر نمي گيرد. در ضمن شيشه ها با روش هاي مختلفي مانند تبخير محلول و ته نشيني بخار ، ساخته مي شوند. با اين حال تعريف فوق در اكثر موارد صادق است. شيشه هاي طبيعي عموماً غني از سيليسيم مي باشند و مقادير زيادي از ساير فلزات نظير Fe ,Na ,K ,Ca ,Mg وAl كه همه آنها با اكسيژن همراه هستند،را شامل مي شوند. شيشه هاي تجارتي مشابه هم هستند و معمولاً از ذوب كردن مخلوطهايي از SiO2 و ساير اكسيد هاي معدني ، در دماي بالا، ساخته مي شوند. معمولا اين قبيل شيشه ها، با استفاده از مواد شيميايي ومعدني به عنوان منبع پخت ، درتانكهاي حرارتي بزرگ الكتريكي ،نفتي ياگاز سوز ،ذوب مي شوند .واحدهاي ذوب اغلب پيوسته است واز يك طرف ، به كوره وارد شده واز طرف ديگر شيشه مذاب به طور پيوسته، خارج شده و به شكل مورد نظر تبديل مي شود، شكل دهي با يكي از روشهاي زير صورت مي گيرد :
دميدن ،فشردن ، ريخته گري درون قالبها ، بيرون راندن از روزنه هاي مخصوص و غيره . در فرايند شناور سازي پيلكينگتون ، نوار باريكي از شيشه مذاب ،بر سطح حمامي ازقلع مذاب براي هموار كردن تمام نا همواريهاي سطح آن،به مدت كافي شناور ميشود .اكثر صفحات شيشه اي ،در دنيا به روش شناور سازي ساخته مي شوند .

ساختار شيشه
 

به آساني مي توان ساختار يك شيشه ساده را در ذهن تصور نمود . نمودار ساده اي از شيشه هاي SiO2 خالص و SiO2 بلوري(كوارتز) در شكل - 1 نمايش داده شده است . هر دو ماده حاوي اتم هاي سيليسيم هستند كه در يك ساختار چهار وجهي با چهار اتم اكسيژن پيوند برقرار كرده اند . ماده بلوري داراي نظمي با ابعاد گسترده تر مي باشد . از نظر تئوري، دانستن موقعيت يك سلول واحد در بلور، مي تواند براي پيشگويي موقعيت كليه اتم هاي ديگر مورد استفاده قرار گيرد. اگرچه شيشه، گاهي در ابعاد بيش از چند قطر اتمي ساختار منظمي دارد، ولي در ابعاد بيشتر نظمي ندارد .

شكل 1
(a) ساختار بلوري SiO2
(b طرحواره اي از ساختار شيشه SiO2
(c) چهار وجهي نشان داده شده در قسمت هاي و نمايش دهنده يك اتم سليسيم
(دايره تو پر ) به همراه چهار اتم اكسيژن (كره هاي تو خالي بزرگ) مي باشند .
شيشه SiO2 خواص مطلوب زيادي از قبيل پايداري شيميايي فوق العاده،توانايي مقاومت در مقابل تغييرات زياد و ناگهاني
دما و قابليت عبور نور در گستره وسيعي از طول موج را دارا مي باشد. متأسفانه ، ويسكوزيتــه و نقطه ذوب SiO2 بسياربالا است (ºC 1723) و اين مطلب ساختن شكلهاي قابل استفاده از آن را مشكل مي سازد.به همين دليل شيشه SiO2را به سختي ميتوان از مذاب آن ساخت . روش پايين آوردن نقطه ذوب و ويسكوزيته شيشه SiO2 ، وارد نمودن تعديل كننده هاي شبـــكه (اتم هايي كه شبكه Si-O-Si را مي شكنند)، مي باشد .درشكل- 2 اثر افزايش Na2O – نوعي تعديل كننده – نمايش داده شده است. با شكستن شبكه ، ويسكوزيته ودماي ذوب آن پايين مي آيد و دردماي مناسب، به شكلهاي قابل استفاده اي تبديل مي شود.
اكثر عناصر جدول تناوبي نيز مي توانند در شيشه هاي سنتزي بعنوان يك تشكيل دهنده و تعديل كننده شبكه وارد شوند. با تغيير تركيب شيميايي موادي كه در ساخت شيشه به كار مي رود ، مي توان خصوصيات فيزيكي و شيميايي زيادي را در مواد شيشه اي ايجاد نمود. به همين دليل كاربردهاي كنوني شيشه ، گستره اي از شيشه ساده (شيشه هاي پنجره اي و بطري) تا شيشه هاي پيچيده(ارتباطات راه دور ، صفحات بلور – مايع، ليزرها ، پروتزهاي پزشكي و محاسبات نوري)را در بر مي گيرد .

شكل 2- افزايش Na2O به شيشه , شبكه بلوري آن را در هم ريخته و مانند ذوب شدن با دماي بالا , از ويسكوزيته آن مي كاهد

شيمي شيشه هاي معمولي
 

اگر چه پرداختن جديدترين كاربرد هاي شيشه جالب است .شيمي اشياء شيشه اي ساده و عادي ميتواند بطور فريبنده اي پيچيده و جالب باشد. متداولترين تركيبي كه در سراسر دنيا براي شيشه بكار مي رود ، مخلوطي از Na2O ، CaO و SiO2
به همراه مقادير كمي از ساير اكسيدها مي باشد . اين نوع شيشه را شيشه آهكي مي نامند . شيشه آهكي نسبت به ساير شيشه ها مزايايي دارد :
• سازنده هاي آن ارزان و متداولند
• به هنگام سرد شدن متبلور نمي شود
• در دماهاي نسبتأ پايين (حدود ºC1300 ) ذوب مي شود
• در برابر عوامل خوردگي جوي مقاوم است
در نتيجه بطري ها ، شيشه هاي مربا ، شيشه پنجره ها ، لامپ روشنايي و لامپهاي فلورسنت معمولاً از شيشه آهكي ساخته مي شوند .
در ضمن شيشه آهكي را مي توان به آساني رنگ كرد. براي مثال ، افزودن غلظتهاي كمي از يونهاي فلزات واسطه ، سبب جذب نور در ناحيه مرئي طيف مي شودكه به علت انتقالات الكترونهاي 3d مي باشد . مثلاً رنگ سبزي كه در لبه شيشه پنجره ها ديده مي شود ناشي از وجود مقادير كم Fe 2+ مي باشد. ساير رنگ كننده ها عبارتند از Co2+ , براي رنگ آبي ، Mn3+ براي رنگ ارغواني و Cr3+ براي رنگ سبز . از آنجاييكه انتقالات درالكترونهاي 3d اتفاق مي افتد ، رنگهاي حاصل بستگي به محيط اطراف يونها دارد . به همين دليل ، رنگها اغلب با تغيير در تركيب شيشه ها ، تغيير مي كنند . در هر صورت عناصر خاكهاي نادر نيز مي توانند در شيشه هاي رنگي مورد استفاده قرار گيرند كه انتقالات الكتروني آنها در اوربيتالهاي داخلي تر انجام مي پذيرد. بنابراين، انتقالات آنها تحت تأثير محيط اطراف يون قرار نمي گيرد و رنگ حاصل به تركيب شيشه بستگي نخواهد داشت .
اما يكي از معايب شيشه آهكي ، عدم پايداري آن است. عموماً شيشه را بعنوان ماده بي اثر در نظر مي گيرند ولي خيلي از شيشه ها ازنظر شيميايي فعال هستند . شكلهاي متعددي از اين قبيل واكنشها وجود دارد كه دو مورد مهم آنها به قرار زير است :
در محلولهاي اسيدي ، تعويض يونهاي H+ مجاور سطح شيشه با يونها قليايي داخل شيشه به آساني انجام مي پذيرد . معمولاً اين تعويض يون سبب تشكيل يك لايه محلول رنگين كماني بر شيشه مي شود . بر عكس ، در معرض يك محلول قليايي ، ساختار شيشه با وارد شدن يونها ي OH- در هم شكسته مي شود و در نهايت منجر به انحلال كامل شيشه مي گردد. تشكيل لايه سفيد نازكي بر روي سطح ظروف شيشه اي، پس از آنكه مدت زيادي در معرض شوينده ها قرار ميگيرد ، مثال به خوبي شناخته شده اي از فرايند اخير مي باشد .
شيشه هاي آهكي در مقابل دماهاي زياد با تغييرات ناگهاني حرارت نيز زياد مقاوم نيستند . بدليل انبساط حرارتي زياد (تغيير ابعاد با دما)شيشه آهكي، تغييرات ناگهاني دما سبب ايجاد فشارهاي ناخواسته در شيشه وشكاف برداشتن ياشكستن آن مي شود .
يك راه حل براي اين قبيل مسائل ، توسعه شيشه هاي بوروسيليكات است. يك مثال از شيشه هاي بوروسيليكات مقاوم حرارتي و پايدار، شيشه پيركس است. بوروسيليكاتها گستره وسيعي از كالاهاي خانگي مصرفي را در برميگيرند. افزايشB2O3 به تركيب شيميايي شيشه دو مزيت دارد . يكي اينكه انبساط گرمايي را تا 50% كاهش ميدهد و درنتيجه مقاومت هر شئ را دربرابرشوكهاي گرمايي بالامي برد دوم اينكه پايداري شيشه بطورمحسوسي بالا مي رود. علل افزايش پايداري شيميايي در بوروسيليكاتها روشن نيست . يك نظر رايج اين است كه با سرد شدن شيشه يك فاز غير قابل اختــلاط بوجود مي آيد، يك فاز ناپيـــوسته غني از Na2O و B2O3 و يك فاز پيوشته غني از SiO2 . پايداري شيشه بدون از دست دادن توانايي تشكيل شيشه در دماهاي معقـول تقويت مي شود . از آنجا كه قطر فاز ناپيوسته كاملاً زير طول موج نور مرئي است ، شفافيت اين ماده محفوظ است.
از اين پديده مي توان براي توليد گروه معروف ديگري از شيشه ها يعني شيشه هاي شيري رنگ استفاده كرد. بسياري از شيشه ها به گونه اي طراحي شده اند كه به صورت دو فاز جدا مي شوند و ريخت (مورفولوژي)آنها طوري است كه شكست و پراكندگي دروني نور، ماده اي نيم شفاف يا مات به وجود مي آورد. هر دو فاز مي توانند شيشه باشند ، يا در مواردي يك فاز ميتواند بلوري باشد. از شيشه هاي شيري رنگ در ساخت بعضي از ظروف آشپزي نيم شفاف و بشقابهاي سفيد غذا خوري استفاده مي شود.
تركيبهاي استاندارد ديگري براي شيشه وجود دارد . آلومينو سيليكاتها خواصي مشابه بوروسيليكاتها دارند اما مي توانند دماهاي بالاتري را تحمل كنند. شيشه هاي سربي با توجه به دارا بودن خواصي از قبيل : ضريب شكست بالا، دماي ذوب پايين ، سادگي شكل پذيري و مقاوم بودن در مقابل تابش هاي پر انرژي ، كاربرد وسيعي دارند . از دو خاصــيت اول درساخت شيشــه هاي صنعتي، شيشه هاي تزييني و نوري و از خاصيت سوم در پنجره هاي تابشي و لامپ هاي تلوزيون و … استفاده مي شود . شيشه هاي كه از افزايش بورات ، فسفات ، ژرمنات و كالكوژنيد بدست مي آيند ، نيز كاربرد تجارتي دارند .

شيشه – سراميك ها
 

شيشه – سراميك ها بين شيشه ها و سراميك ها ي بلوري ، پلي ايجاد مي كنند . شيشه – سراميك ها به بهترين شكل به صورت » جامدهاي ريز بلوري كه با تبـــلور كنترل شده شيشه بوجود آمده اند « تعريف ميشوند . شيشه ها با استفاده از تكنيــكهاي استاندارد ذوب شده و شكل مي پذيرند و سپس با عمليات حرارتي ويژه اي ، بلور دانه اي يكنواختي تشكيــل ميشود . معمولاً 50% حجمي شيشه – سراميك ها بلوري است و آنها را بادرجه بلوري شدن از شيشه هاي مات تشخيص مي دهند. خواص ويژه شيشه – سراميك ها توسط خواص فيزيكي تك بلورها و بوسيله رابطه بين بافت بلورها و شيشه باقي مانده كنترل مي شود . به همين دليل شيشه – سراميك ها داراي خواص گوناگوني از قبيل : استحكام ، قابليت ماشين كاري و پايداري در برابر تغييرات حرارتي مي باشند . (شكل 3 )

شكل 3-(a) β – ميكروگراف الكتروني عبوري شيشه – سراميك كوارتز پر شده , كه درجه تبلور اين مواد را نمايش مي دهد
(b) ميكروگراف الكتروني عبوري شيشه – سراميك فلورميكا
نمونه اي از اين پديده ، ويژنز (2) محصول كورنينگ است (3) كه از شيشه Li2O - Al2O3 - SiO2 كه مقاديـــر كمي از TiO2 و ZrO2 دارد تحت تاثير گرما ساخته مي شود. تحت تاثير گرما بلورهايي از زيركونيم تيتانات از شيشه رسوب مي كند و محلهاي هسته زايي را براي رشد بلورهاي ليتيم آلومينوسيليكات از شيشه فراهم ميكنند . از آنجا كه انبساط گرمايي بلورهاي ليتيم آلومينوسيليكات بطور استثنائي پايين است ، اين شيشه – سراميك ها مي توانند تغييرات ناگهاني دما را در ارتباط با ظروف خوراك پزي تحمل كنند . در ضمن به دليل اينكه اندازه هر بلور كوچكتر از طول موج نور است و ضريب شكست اين بلورها و شيشه با يكديگر همخواني دارد پراكندگي نور صورت نمي گيرد و اين مواد شفاف به نظر ميرسند .

الياف نوري
 

بالاخره ، يكي از ساده ترين شيشه ها (SiO2 خالص) در يكي از مهمترين محصولات شيشه اي يعني هدايت كننده هاي نوري براي ارتباطات راه دور مورد استفاده قرار مي گيرد .اين قبيل الياف نياز به خلوص خيلي بالايي براي عبور نور در بيش از دهها كيلومتر دارند .در اين مواد بايد از ناخالصي هايي ماننـــد فلزات واسطه يا H2O محلول ، حتي به ميزان يك بيليونيم نيز اجتناب نمود ، زيرا اين مواد قسمت عمده نور را در فواصل زياد ، جذب ميكنند . در ضمن هنگام ذوب SiO2 نيز با مشكلاتي مواجه مي شويم كه تهيه اين ماده را مشكل تر مي كند .
به همين دليل الياف نوري معمولاً با استفاده از تكنيك غير متداول رسوب دهي بخار شيميايي (4) تشكيل مي شوند. در شكل ديگري از اين تكنيك يعني رسوبدهي بخار بيروني (5) مخلوطي از SiCl4, و O2 در شعله CH4 - O2 شعله ور مي شود. يكي از محصولات واكنش SiO2 بي شكل دوده مانند است كه بر سطح خارجي يك ميله شيشه اي ته نشين مي شود. ميله جابجا مي شود وبا حرارت دادن در دماي بالا دوده به شيشـــه محكم مي شود. شيشـــه حاصل به صورت يك تار نازك و فوق العاده خالص در مي آيد. با افزايش كنترل شده ساير هاليدها(براي مثال GeCl4) به شعله ، ضريب شكست مقطع طولي تار حاصل با دقت زياد كنترل مي شود. تركيبات شيشه – سراميك و شيشه هاي تجارتي متنوع ديگر در سراسر جهان به فروش مي رسد . توسعه تكنيكهايي مانند روش رسوب دهي بخار شيميايي و تحقيق در زمينه اساس شيميايي و ساختار شيشه در بسياري از آزمايشگاه هاي دانشگاهي و صنعتي دنبال مي شود . اين تحقيقات تا زماني كه به طرق مختلفي بر زندگي روزمره اثر مي گذارند ، ادامه خواهند يافت .
Glass & Glassmaking J.of chemical Ed. , 68(9), 765-768(1991)

پي نوشت ها :
 

1. Obsidin
2. Visions
3. Corning
4. Chemical – Vapor Deposition
5. Vapor Deposition Outside

بیوسرامیک ها درکامپوزیت ها
 

دلیل اصلی بوجود آمدن کامپوزیت ها، بهبود خواص مکانیکی (دراغلب موارد تافنس) است.خواص کامپوزیت ها معمولاًاز خواص سرامیک های تنها بهترند.درمورد بیوسرامیک ها تلاش می کنیم. تا kicرا افزایش ومدول الاستیک را کاهش دهیم.
اولین کامپوزیت بیوسرامیکی کامپوزیت شیشه ی بیواکتیو / الیاف و فولاد زنگ نزن (compositos Stainless Steel / bioactive glass) است. این نوع کامپوزیت از بیوگلاس 45S5( bioglass 45s5) وفولاد ضد زنگ با شماره ی AISI316L تولید شد. نحوه ی تولید این کامپوزیت در ابتدا بدین نحو بود که یک پیش ساخت از الیاف فلزی غیر مداوم تهیه می شود وسپس این ساختار در داخل شیشه ی مذاب غوطه ور می شد. پس از آن عملیات حرارتی مناسب سبب بهبود خواص مکانیکی آن می شود.
برای انتقال مؤثر تنش ها درمیان زمینه ی شیشه ای والیاف تقویت کننده ی کامپوزیت ، باید پیوندی قوی میان شیشه و فلز وجود داشته باشد.برای تحقق این امر ترشوندگی الیاف فلزی با شیشه را باید تقویت کرد. دراین فرآیند پیش از وارد کردن الیاف به شیشه ی مذاب، سطح فیبر فلزی اکسید می شود تاترشوندگی آن افزایش یابد. آنالیزهای شیمیایی انجام شده بر روی محل اتصال الیاف فلزی وماتریکس شیشه دراین کامپوزیت نشان داد که اتم های سیلیس از داخل شیشه به داخل اکسید نفوذ کرده اند و همچنین اتم های آهن از اکسید به داخل شیشه نفوذ کرده اند.گرادیان شیمیایی بوجود آمده درسطح مقطع محل اتصال باعث پدید آمدن میانکنش های شیمیایی گشته است. که این میانکنش ها موجب بهبود چسبندگی شده است. با فرض آنکه الیاف در جهت اعمال بار مرتب شده اند وهمچنین چسبندگی خوبی میان زمینه واجزاء وجود داشته باشد می توانیم بگوییم که کرنش الاستیک هر دو فاز برابر است واز این رومی توان گفت
که دراین فرمول زیر بندهای F,C و M به ترتیب به کامپوزیت، الیاف و زمینه نسبت داده می شود. همچنین V نسبت حجمی هر فاز است. اگر دریک نمونه از این کامپوزیت 45% حجمی الیاف فولادی وجود داشته باشد. و و می توان σc را محاسبه کرد. این مقدار برابر 262MPa است که این عدد استحکام بسیار بالاتری نسبت به شیشه ی تنها دارد.
یکی از مشکلات بالقوه ی موجود در تولید کامپوزیت ها عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی بین فازهاست. این تفاوت بین شیشه وفولاد بسیار زیاد است. برای بسیاری از الیاف دیگر مانند Ti ، این تفاوت بیشتر نیز هست. از این رو لازم است تا شیشه را بوسیله ی تغییر ترکیب شیسشه بهبود دهیم.
سایر بیوسرامیک های امروزی که مورد توجه هستند عبارتند از:
1)شیشه ی بیواکتیو تقویت شده با Ti
2)شیشه ی A-W تقویت شده با 3)پلی اتیلن تقویت شده با TCP
4)پلی اتیلن تقویت شده با HA
پلی اتیلن تقویت شده با هیدروکسی آپاتیت (HA) یک مثال خوب از کامپوزیت هایی است که می تواند خواصی از خودنشان دهد که یک ماده ی تنها آنها را ندارد. این کامپوزیت ها برای جایگزینی استخوانی بوجود آمده اند و دارای خواصی همچون بیواکتیو بودن وداکتیل بودن هستند. همچنین همخوانی مناسبی با مدول الاستیک استخوان دارند.

 

شکل 1 نشان می دهد که چگونه با افزایش نسبت حجمی HA به O.5 درکامپوزیت می توان مدول الاستیک درگسترده ی استخوان متراکم پدید آورد. هنگامی که نسبت حجمی HA در کامپوزیت از O.45 بیشتر شود، حالت شکست از نرم به ترد تبدیل می شود. درکاربردهای بالینی نسبت حجمی O.4 ، بهینه است. کامپوزیت لپی اتیلن تقویت شده با HA با نام تجاری هاپکس (HAPEX) تولید می شود. و چندین هزار نفر از بیماران از امپلنت های گوش میانی تولید شده از این کامپوزیت استفاده می کنند. این نوع تکنولوژی در سال 1995 از FDA ایالات متحده ی آمریکا مجوز اخذ کرده است.

پوشش های بیواکتیو
 

اعمال یک پوشش سرامیکی یا شیشه ای بر روی یک سطح اجازه می دهد تا خواص سطحی وخواص مکانیکی جسم حاصله بهبود یابد. دراین مواد ما هم خواص بالک وهم خواص سطحی مناسب را داریم. سه دلیل اصلی برای اعمال پوشش وجود دارد:
1)جلوگیری از خوردگی ماده
2)زیست سازگار پذیر کردن امپلنت
3)پدید آوردن یک لایه ی غیر بیواکتیو بر روی مواد بیواکتیو درموارد ضروری
چهار ترکیب پوششی – زیر لایه وجود دارد:
1)سرامیک پلی کریستال بر روی سرامیک
2)شیشه بر روی سرامیک
3)شیشه بر روی فلز
4)سرامیک پلی کریستال بر روی فلز
پوشش های بیوسرامیکی معمولاً بر روی زیر لایه های فلزی اعمال می شوند تا هم تافنس شکست بالا و هم خاصیت بیواکتیوی سطحی درامپلنت ایجاد شود. استفاده از پوشش سرامیکی بیواکتیو می تواند سبب پدید آمدن پیوند مناسب میان پروتز وبافت های اطراف شود واز این رو طول عمر پروتز افزایش می یابد. در شرایط مناسب یک پروتز بدون سیمان باید طول عمر بیشتر نسبت به نوع سیمانی داشته باشد.(درپروتزهای سیمانی عمل اتصال پروتز به استخوان بوسیله ی سیمان انجام می شود.)
پوشش های سرامیکی مهم تری کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت هستند. تری کلسیم فسفات (TCP) یک بیوسرامیک با قابلیت جذب مجدد (resorbable bioceramic) است. این ماده در دو مزفولوژی α وایت لوکایت (α-whitelockite) وβ وایت لوکایت (β-white lockite ) وجود دارد. فرم β این ماده پایدارتر است. هنگامی که از TCP به عنوان امپلنت در بدن استفاده شود، این ماده بوسیله ی محیط جذب می شود. و بوسیله ی بافت جایگزین می شود. وظیفه ی بیوسرامیک های با قابلیت جذب مجدد، پدید آوردن یک داربست است که بافت بتواند در داخل آن رشد کند. که این نوع بیوسرامیک ها به صورت تدریجی جذب محیط می شوند. درصورت لزوم این مواد می توانند نقش چار چوب استخوانی را ایفا کنند. TCP به صورت بالینی دربسیاری از زمینه های دندانپزشکی وارتوپدی استفاده می شود. نوع بالک این ماده در حالت متخلخل ومتراکم وجود دارد این ماده درجایگزین های فوری ریشه ی دندان (tooth root replacement) و در امپلنت های بازسازی صورت وفک کار برد دارد .به هر حال به دلیل آنکه تری کلسیم فسفات درحالت بالک دارای خواص مکانیکی ضعیفی است ، نمی توان از آن در کاربردهای بارکش استفاده کرد.بنابراین در اغلب موارد TCP به صورت یک پوشش بر روی زیر لایه ی فلزی استفاده می شود.
روش های متداول دراعمال پوشش های HA و TCP روش پلاسما (Plasma Spray) است.این روش یکی از تکنیک های تولید لایه های مانع حرارتی است. در روش پلاسما اسپری ازیک پلاسما ( یک گازیونیزه شده ) برای ذوب کردن HA استفاده می شود. وسپس این ذرات مذاب بر روی سطح مورد نظر اعمال می شود. برای تولید پوشش های HA از ذرات کریستالی HA به عنوان ماده ی آغاز کننده استفاده می شود. (گسترده ی اندازه ی ذرات HA بین 40-20Mm است) . یکی از مزایای استفاده از روش پلاسما اسپری دراین است که زیر لایه ی ما در دمایی نسبتاً ً پایین قرار دارد.(عموماً کمتر از 300c ° )واین در حالی است که دمای پلاسما ممکن است از 10000C° نیز تجاوز کند. بالانرفتن دمای زیر لایه باعث می شود که خواص مکانیکی آن تغییر نکند (مخصوصاً فلزات) ضخامت پوشش معمولا بین 60-40Mm است که میزان تخلخل باقی مانده در آن کمتر از 2 درصد است.

پوشش های هیدروکسی آپاتیت بوسیله ی روش پلاسما اسپری ایجاد می شوند، معمولاً دارای مقادیر قابل توجهی کلسیم فسفات آمورف ومقدار اندکی فاز کریستالی دیگر هستند.عملیات حرارتی پوشش می تواند میزان کریستالینیتی آن را افزایش داده و همچنین موجب بهبود چسبندگی پوشش به زیر لایه شوند. به هر حال این فرآیند معمولاً بر روی زیر لایه انجام نمی شود. زیرا از لحاط اقتصادی به صرفه نبوده و همچنین ممکن است خواص مکانیکی زیر لایه را کاهش دهد.
علاوه بر پلاسما اسپری، سایر روش های مورد استفاده برای اعمال پوششHA عبارتند از :
1)روش رسوب دهی الکتروفورتیک (electrophoretic deposition)
2)روش اسپاترینگ (Sputtering) برای تولید پوشش های بسیار نازک
3)روش پرس ایزواستاتیک گرم برای تولید مواد بادانسیته ی بالا
از رسوب دهی الکتروفورتیک می توان برای پوشش دهی تخلخل هایی که به روش های معمولی مانند پلاسما اسپری پوشیده نشده اند. استفاده کرد. اما چسنبدگی میان ذرات HA و زیر لایه وذرات HA با هم ضعیف است واز این رو پس از رسوب از رسوب دهی نیاز است تا قطعه در دمای بالا زنیترینگ شود.
روش اسپاترینگ برای تولید پوشش های نازک (1Mm) از HA استفاده می شود. فیلم رسوب داده شده دراین روش آمورف است زیرا ذرات پاشیده شده دراین روش انرژی کینتیکی کافی برای باز آرایی حالت کریستالی را ندارند. عملیات حرارتی در دمای 500C° کافی است تا این فیلم آمورف را به صورت کریستالی در آورد. دوام فیلم های نازک اسپاتر شده در بدنه هنوزاثبات نشده است.
روش پرس ایزواستاتیک گرم نیز برای تولید فیلم ها استفاده می شود. اگر یک امپلنت فلزی را با ذرات HA پوشش دهیم . و سپس آن را پرس گرم کنیم، می توانیم پوششی چسبنده وبا دانسیته ی بالا تولید کنیم. برای ایجاد یک فشار یکسان بر روی ذرات HA دراین فرآیند بایدامپلنت را در داخل یک فویل فلزی (فلز گران بها ) قرار دهیم.همانگونه که می دانید با استفاده از روش پرس ایزواساتیک گرم می توانیم از دماهای پایین تری نسبت به روش های غیر ایزواستاتیک ، برای زینتر ینگ استفاده کنیم. استفاده از دمای پایین تر در زینتر ینگ احتمال تغییر خواص مکانیک زیرلایه ی فلزی کاهش می یابد.
چندین شرایط برای استفاده از پوشش های HA در وسایل پروتزی وجود دارد:
1)فاز کریستالی صحیح
2)ترکیب پایدار
3)دانسیته ی بالا
4)چسبندگی خوب به زیر لایه
5)خلوص بالا
6)واکنش ندادن با زیر لایه
پوشش های تولیدی با پلاسمای اسپری اغلباً مخلوطی از فازهای کریستالی و آمورف هستند. که این مسئله ممکن است مطلوب نباشد. چسبندگی پوشش های HA تولید شده به این روش به زیر لایه های فلزی اساساً مکانیکی است. وبنابراین زبری زیر لایه نقش مهمی را ایفا می کند.
منبع:ceramic materials/c.Barry Carter.m.Grant Norton

تعداد زيادي از انواع مختلف سراميک ها در کاربردهاي پزشکي استفاده مي شوند؛ که از امپلنت هاي استخواني (bone Implants) گرفته تا پمپ هاي زيستي (biomedical pumps) مورد استفاده در پزشکي از سراميک ها ساخته شده اند.
دندانپزشکي نيز با توليد دندان هاي سراميکي پيشرفت کرده است. اين دندانهاي سراميکي تطابق بيشتري با طبيعت بدن بيمار دارند و حالت هاي حرکتي صورت مانند لبخند زدن رابهبود مي دهند در آينده، علم سراميک، کاربردهايي در درمانهاي ژنتيک (gene therapy) و مهندسي بافت(tissue engineering) پيدا مي کند.

اميد تازه براي بيماران سرطان کبد بوسيله ي گلوله هاي شيشه اي

اخيراً معالجه اي براي سرطان کبد غير قابل جراحي استفاده شده است که مي تواند علائم اين بيماري را کاهش دهد. اما اين درمان نيازمند بستري شدن بيمار است که اين کار موجب پايين آمدن سطح کيفيت زندگي بيماران مي شود. براي مثال، شيمي درماني (chemotherapy) در اغلب موارد باعث بوجود آمدن حالت تهوع، استفراغ و ريختن موهاي بدن مي شود. به همين دليل، نياز براي درمان هاي جديد وجود دارد که آسودگي بيشتري براي بيماران داشته باشد و آنها بتواند به صورت سرپايي درمان شوند و همچنين اثرات کمتري از روش درماني نيز داشته باشند(عوارض روش ها کم تر شود) و البته چيز مهم تر اين است که عمر متوسط بيماراني که از سرطان کبد رنج مي برند، بسيار کوتاه است و معمولاً اين مدت کمتر از 1 سال است. ميکروکره هاي شيشه اي (Glass microspheres) که در شکل 1 نشان داده شده است، در اصل در دانشگاه Missouri-Rolla ، مورد استفاده قرار گرفت و پس از تصديق FDA (اداره ي کل دارو و غذايي ايالات متحده ي آمريکا)، براي درمان بيماران داراي سرطان کبد(بيماران در مراحل ابتدايي) در 29 بيمارستان در آمريکا مورد استفاده قرار گرفته است. که به اين روش درماني TheraSpheredTM مي گويند.

در واقع گلوله هاي ميکروني بوسيله ي اکتيواسيون نوتروني انجام شده در داخل راکتور هسته اي، راديواکتيو مي شوند. سپس اين گلوله هاي ميکروني که تقريباً به اندازه ي يک سوم قطر موي انسان هستند، از طريق گذرگاهي به داخل شرياني که خون تومر سرطاني را مهيا مي کند، فرستاده مي شوند. تابش راديواکتيو، تومرهاي زيان را با کمترين آسيب به بافت هاي سالم بدن، تخريب مي کند. درمان تقريباً در کمتر از يک ساعت انجام مي شود و بيمار مي تواند در همان روز به خانه برود. اثرات جانبي نيز عموماً کمترين مقدار است و تنها بيمار اندکي خسته مي شود که اين خستگي نيز پس از چندين هفته با از بين رفتن مواد پرتوزا در بدن، از بين مي رود. در اکثر بيماران تنها يک بار تزريق انجام مي شود، اما بيماراني وجود دارند که چند بار عمل تزريق دارو در آنها انجام مي شود.
افزايش تعداد افرادي که تحت درمان واقع شده اند و هنوز زنده اند، گواهي از افزايش عمر متوسط اين افراد است. البته اسنادي وجود دارد که نشان مي دهد برخي از بيماران تا 8 سال پس از درمان نيز به زندگي خود ادامه داده اند.
اين گلوله ها، پتانسيل استفاده شدن براي درمان ديگرانواع سرطان مانند کليه، مغز و پروستات و درمان التهاب هاي روماتيسمي را دارند.

بست هاي سراميکي خنده هاي Tom Cruise را زيباتر کرده اند

بست هاي ارتودنسي، يک نوع وسيله براي صاف کردن دندان هاست که بواسطه ي آن دندان ها با سيم و قسمت هاي فلزي صاف مي شوند. اين روش باعث زيبا تر شدن لبخند افراد مي شود(همانگونه که در شکل 2ديده مي شود). افراد زيادي تمايل به انجام اين روش براي صاف کردن دندانهايشان دارند. ولي بدليل اينکه اتصالات و سيم هاي مورد استفاده براي اين کار از جنس فلز هستند، بسيار جلب توجه کرده واز اين جهت بسياري از افراد از انجام اين روش منصرف مي شوند. براي همين، تحقيقات ارتودنسي بر روي موادي متمرکز شد که از لحاظ اپتيکي نامرئي باشند. واين گونه بود که بست هاي سرامييک متولد شدند (در شکل 2 مي بينيد که اين نوع بست ها تقريباً نامرئي هستند). اين نوع بست هاي سراميکي لبخند زيباتري را به انسان هديه مي کنند. آلوميناي پلي کريستال شفاف(TPA)در اصل بوسيله ي ناسا(NASA)شناسايي شد. کمپاني هاي Ceradyne و Unitek به صورت مشترک بر روي ساخت بست هاي آلومينايي (پلي کريستال وشفاف) کار کردند. و نتيجه ي کار آنها توليد بست هاي سراميکي بود که وظايف بست هاي فلزي را به خوبي انجام مي دادند. بست هاي سراميکي مانند نوع فلزيش کار مي کردند ولي هنگامي که از يک فاصله نرمال به آنها نگاه مي کنيد، تقريباً نامرئي هستند.

به دليل اينکه مواد مورد استفاده در ساخت بست هاي سراميکي بدون تخلخل و با خلوص بالايي (تقريباً 99/9%)هستند، اين وسايل جرم و رنگ نيز به خود نمي گيرند.
جايگزين هاي استخوان ران قوي تر شده اند
در طي 20 سال گذشته، افزايش قابل توجه در استفاده از مواد سراميکي براي توليد امپلنت ها انجام شده است، مواد سراميکي هم تافنس خوبي دارند و هم مستحکم هستند. همچنين اين مواد از لحاظ زيستي نيز خنثي بوده و سرعت سايش کمي دارند. يک نمونه ي استثنايي از اين اکسيدها، زيرکونيا نام دارد. که اکنون جايگزين آلومينا در بسياري از کاربردها مانند گلوله ي استخوان ران و استخوان ران شده است. استخوان مصنوعي ران از جنس زيرکونيا در مقايسه بانوع آلومينايي خود، استحکامي دو برابر دارد. بنابراين قطر استخوان مصنوعي ران در محل اتصال به گلوله را مي توان تا 26 ميلي متر کاهش داد. که اين کاهش باعث آسيب کمتر به بافت هاي اطراف محل جراحي در طي عمل جايگزيني استخوان مي شود.(شکل 3)

کاربردهاي ديگري که در آنها از امپلنت هاي زير کونيايي استفاده مي شود شامل موارد زيرمي شود:
1)مفصل زانوها
2)مفصل شانه
3)مفصل انگشتان
4)ايمپلنت هاي مربوط به نخاع
5)اجزاي دستگاه آندوسکوپي
6)و...

پوشش هاي سراميکي مورد استفاده در رهايش دارويي

MIVTherapeutics,Inc، يک مؤسسه ي هدايت کننده در زمينه ي توليد پوشش هاي زيست سازگار و سيستم هاي رهايش داروئي پيشرفته است که در مورد داروهاي قلبي و ديگر مواد دارورسان زيست سازگار کار مي کند. اين شرکت در حال توليد پوشش هايي بر پايه ي هيدروکسي آپاتيت(HAp) است. اين پوشش ها داراي يک ترکيب شبيه به استخوان هاي طبيعي هستند و داراي پتانسيل براي ايجاد تکنولوژي هاي رهايش دارويي پس از کاشت آنها در داخل بدن هستند. (البته هم اکنون نيز از اين پوشش ها در کاربردهاي چنيني بهره برده مي شود). اين غشاها با منافذ ميکرونيشان به نحوه اي ساخته شده اند که بسيار زيست سازگار هستند(حتي پس از خروج کامل دارو از اين غشاها).
در اين رابطه، عملکرد هيدروکسي آپاتيت(HAp) بسيار کامل تر از پوشش هاي پايه پليمري است. (در پوشش هاي پايه پليمري، دارو بايدتوانايي تحمل شرايط مختلف براي توليد پوشش را داشته باشد). همچنين غشاهاي بسيار بسيار نازک ساخته شده که باعث بهبود خواص سطحي امپلنت هاي فلزي مي شود. اين غشاهاي بسيار بسيار نازک در مکان هايي که شرايط کاري(چه از لحاظ نحوه قرارگيري دارو در غشا و يا شرايط نامطلوب محيط انجام کار در بدن) نامطلوب است، بسيار خوب عمل مي کنند. در شرايطي که از اين دارو براي بهبود کارکرد قلب استفاده شود. اين غشاها همچنين توان کاهش تنش هاي خستگي ناشي از ضربان قلب را دارند. و مي توانند قلب يک انسان را براي چند سال سالم نگه دارند.

لايه هاي کامپوزيتي براي درمان هاي ژنتيکي

سيستم انتقال ايمن و موثر براي ژن ها يک عامل کليدي در درمان هاي ژنتيکي و مهندسي بافت است. استفاده از عوامل ترکيبي حاصل از ذرات فسفات کلسيم با DNA مدت هاي مديدي است که متداول گشته است که علت آن سميت کم اين ذرات است. اين ذرات موجب تسهيل انتقالات ژني شده ولي بازده انتقال ژني اين عامل در مقايسه با عوامل ديگر مانند ترکيبات ليپيد/ DNA، بسيار کم و غير موثر است.
در تحقيقي که اخيراً انجام شده است نشان داده شده که انتقال ژني بر روي سطح DNA / لايه ي کامپوزيتي آپاتيت، حالتي ماکزيمم دارد. يک لايه ي کامپوزيتي از آپاتيت/ DNAرا به راحتي مي توان بر روي سطح يک کوپليمر وينيل الکل با اتيلن ساخت که اين کار توسط محققين ژاپني انجام شده است. اين کامپوزيت با حرکت بر روي DNA و به صورت محلي از خود ژن هايي را خارج مي کند. و بدين صورت درمان بوسيله ي ژن ها صورت مي گيرد.(American Society of Ceramics

تعداد زيادي از انواع مختلف سراميک ها در کاربردهاي پزشکي استفاده مي شوند؛ که از امپلنت هاي استخواني (bone Implants) گرفته تا پمپ هاي زيستي (biomedical pumps) مورد استفاده در پزشکي از سراميک ها ساخته شده اند.
دندانپزشکي نيز با توليد دندان هاي سراميکي پيشرفت کرده است. اين دندانهاي سراميکي تطابق بيشتري با طبيعت بدن بيمار دارند و حالت هاي حرکتي صورت مانند لبخند زدن رابهبود مي دهند در آينده، علم سراميک، کاربردهايي در درمانهاي ژنتيک (gene therapy) و مهندسي بافت(tissue engineering) پيدا مي کند.

اميد تازه براي بيماران سرطان کبد بوسيله ي گلوله هاي شيشه اي

اخيراً معالجه اي براي سرطان کبد غير قابل جراحي استفاده شده است که مي تواند علائم اين بيماري را کاهش دهد. اما اين درمان نيازمند بستري شدن بيمار است که اين کار موجب پايين آمدن سطح کيفيت زندگي بيماران مي شود. براي مثال، شيمي درماني (chemotherapy) در اغلب موارد باعث بوجود آمدن حالت تهوع، استفراغ و ريختن موهاي بدن مي شود. به همين دليل، نياز براي درمان هاي جديد وجود دارد که آسودگي بيشتري براي بيماران داشته باشد و آنها بتواند به صورت سرپايي درمان شوند و همچنين اثرات کمتري از روش درماني نيز داشته باشند(عوارض روش ها کم تر شود) و البته چيز مهم تر اين است که عمر متوسط بيماراني که از سرطان کبد رنج مي برند، بسيار کوتاه است و معمولاً اين مدت کمتر از 1 سال است. ميکروکره هاي شيشه اي (Glass microspheres) که در شکل 1 نشان داده شده است، در اصل در دانشگاه Missouri-Rolla ، مورد استفاده قرار گرفت و پس از تصديق FDA (اداره ي کل دارو و غذايي ايالات متحده ي آمريکا)، براي درمان بيماران داراي سرطان کبد(بيماران در مراحل ابتدايي) در 29 بيمارستان در آمريکا مورد استفاده قرار گرفته است. که به اين روش درماني TheraSpheredTM مي گويند.

در واقع گلوله هاي ميکروني بوسيله ي اکتيواسيون نوتروني انجام شده در داخل راکتور هسته اي، راديواکتيو مي شوند. سپس اين گلوله هاي ميکروني که تقريباً به اندازه ي يک سوم قطر موي انسان هستند، از طريق گذرگاهي به داخل شرياني که خون تومر سرطاني را مهيا مي کند، فرستاده مي شوند. تابش راديواکتيو، تومرهاي زيان را با کمترين آسيب به بافت هاي سالم بدن، تخريب مي کند. درمان تقريباً در کمتر از يک ساعت انجام مي شود و بيمار مي تواند در همان روز به خانه برود. اثرات جانبي نيز عموماً کمترين مقدار است و تنها بيمار اندکي خسته مي شود که اين خستگي نيز پس از چندين هفته با از بين رفتن مواد پرتوزا در بدن، از بين مي رود. در اکثر بيماران تنها يک بار تزريق انجام مي شود، اما بيماراني وجود دارند که چند بار عمل تزريق دارو در آنها انجام مي شود.
افزايش تعداد افرادي که تحت درمان واقع شده اند و هنوز زنده اند، گواهي از افزايش عمر متوسط اين افراد است. البته اسنادي وجود دارد که نشان مي دهد برخي از بيماران تا 8 سال پس از درمان نيز به زندگي خود ادامه داده اند.
اين گلوله ها، پتانسيل استفاده شدن براي درمان ديگرانواع سرطان مانند کليه، مغز و پروستات و درمان التهاب هاي روماتيسمي را دارند.

بست هاي سراميکي خنده هاي Tom Cruise را زيباتر کرده اند

بست هاي ارتودنسي، يک نوع وسيله براي صاف کردن دندان هاست که بواسطه ي آن دندان ها با سيم و قسمت هاي فلزي صاف مي شوند. اين روش باعث زيبا تر شدن لبخند افراد مي شود(همانگونه که در شکل 2ديده مي شود). افراد زيادي تمايل به انجام اين روش براي صاف کردن دندانهايشان دارند. ولي بدليل اينکه اتصالات و سيم هاي مورد استفاده براي اين کار از جنس فلز هستند، بسيار جلب توجه کرده واز اين جهت بسياري از افراد از انجام اين روش منصرف مي شوند. براي همين، تحقيقات ارتودنسي بر روي موادي متمرکز شد که از لحاظ اپتيکي نامرئي باشند. واين گونه بود که بست هاي سرامييک متولد شدند (در شکل 2 مي بينيد که اين نوع بست ها تقريباً نامرئي هستند). اين نوع بست هاي سراميکي لبخند زيباتري را به انسان هديه مي کنند. آلوميناي پلي کريستال شفاف(TPA)در اصل بوسيله ي ناسا(NASA)شناسايي شد. کمپاني هاي Ceradyne و Unitek به صورت مشترک بر روي ساخت بست هاي آلومينايي (پلي کريستال وشفاف) کار کردند. و نتيجه ي کار آنها توليد بست هاي سراميکي بود که وظايف بست هاي فلزي را به خوبي انجام مي دادند. بست هاي سراميکي مانند نوع فلزيش کار مي کردند ولي هنگامي که از يک فاصله نرمال به آنها نگاه مي کنيد، تقريباً نامرئي هستند.

به دليل اينکه مواد مورد استفاده در ساخت بست هاي سراميکي بدون تخلخل و با خلوص بالايي (تقريباً 99/9%)هستند، اين وسايل جرم و رنگ نيز به خود نمي گيرند.
جايگزين هاي استخوان ران قوي تر شده اند
در طي 20 سال گذشته، افزايش قابل توجه در استفاده از مواد سراميکي براي توليد امپلنت ها انجام شده است، مواد سراميکي هم تافنس خوبي دارند و هم مستحکم هستند. همچنين اين مواد از لحاظ زيستي نيز خنثي بوده و سرعت سايش کمي دارند. يک نمونه ي استثنايي از اين اکسيدها، زيرکونيا نام دارد. که اکنون جايگزين آلومينا در بسياري از کاربردها مانند گلوله ي استخوان ران و استخوان ران شده است. استخوان مصنوعي ران از جنس زيرکونيا در مقايسه بانوع آلومينايي خود، استحکامي دو برابر دارد. بنابراين قطر استخوان مصنوعي ران در محل اتصال به گلوله را مي توان تا 26 ميلي متر کاهش داد. که اين کاهش باعث آسيب کمتر به بافت هاي اطراف محل جراحي در طي عمل جايگزيني استخوان مي شود.(شکل 3)

کاربردهاي ديگري که در آنها از امپلنت هاي زير کونيايي استفاده مي شود شامل موارد زيرمي شود:
1)مفصل زانوها
2)مفصل شانه
3)مفصل انگشتان
4)ايمپلنت هاي مربوط به نخاع
5)اجزاي دستگاه آندوسکوپي
6)و...

پوشش هاي سراميکي مورد استفاده در رهايش دارويي

MIVTherapeutics,Inc، يک مؤسسه ي هدايت کننده در زمينه ي توليد پوشش هاي زيست سازگار و سيستم هاي رهايش داروئي پيشرفته است که در مورد داروهاي قلبي و ديگر مواد دارورسان زيست سازگار کار مي کند. اين شرکت در حال توليد پوشش هايي بر پايه ي هيدروکسي آپاتيت(HAp) است. اين پوشش ها داراي يک ترکيب شبيه به استخوان هاي طبيعي هستند و داراي پتانسيل براي ايجاد تکنولوژي هاي رهايش دارويي پس از کاشت آنها در داخل بدن هستند. (البته هم اکنون نيز از اين پوشش ها در کاربردهاي چنيني بهره برده مي شود). اين غشاها با منافذ ميکرونيشان به نحوه اي ساخته شده اند که بسيار زيست سازگار هستند(حتي پس از خروج کامل دارو از اين غشاها).
در اين رابطه، عملکرد هيدروکسي آپاتيت(HAp) بسيار کامل تر از پوشش هاي پايه پليمري است. (در پوشش هاي پايه پليمري، دارو بايدتوانايي تحمل شرايط مختلف براي توليد پوشش را داشته باشد). همچنين غشاهاي بسيار بسيار نازک ساخته شده که باعث بهبود خواص سطحي امپلنت هاي فلزي مي شود. اين غشاهاي بسيار بسيار نازک در مکان هايي که شرايط کاري(چه از لحاظ نحوه قرارگيري دارو در غشا و يا شرايط نامطلوب محيط انجام کار در بدن) نامطلوب است، بسيار خوب عمل مي کنند. در شرايطي که از اين دارو براي بهبود کارکرد قلب استفاده شود. اين غشاها همچنين توان کاهش تنش هاي خستگي ناشي از ضربان قلب را دارند. و مي توانند قلب يک انسان را براي چند سال سالم نگه دارند.

لايه هاي کامپوزيتي براي درمان هاي ژنتيکي

سيستم انتقال ايمن و موثر براي ژن ها يک عامل کليدي در درمان هاي ژنتيکي و مهندسي بافت است. استفاده از عوامل ترکيبي حاصل از ذرات فسفات کلسيم با DNA مدت هاي مديدي است که متداول گشته است که علت آن سميت کم اين ذرات است. اين ذرات موجب تسهيل انتقالات ژني شده ولي بازده انتقال ژني اين عامل در مقايسه با عوامل ديگر مانند ترکيبات ليپيد/ DNA، بسيار کم و غير موثر است.
در تحقيقي که اخيراً انجام شده است نشان داده شده که انتقال ژني بر روي سطح DNA / لايه ي کامپوزيتي آپاتيت، حالتي ماکزيمم دارد. يک لايه ي کامپوزيتي از آپاتيت/ DNAرا به راحتي مي توان بر روي سطح يک کوپليمر وينيل الکل با اتيلن ساخت که اين کار توسط محققين ژاپني انجام شده است. اين کامپوزيت با حرکت بر روي DNA و به صورت محلي از خود ژن هايي را خارج مي کند. و بدين صورت درمان بوسيله ي ژن ها صورت مي گيرد.(American Society of Ceramics

کاربرد سرامیک در علم پزشکی

سراميک­ها، اين مواد دست‌ساختة بشر، از ابتداي تاريخ تمدن تا به امروز توانسته‌اند مواد بسيار مفيدي را در اختيار انسان­ها قرار دهند. از سفالينه‌هاي هزاران سال قبل تا راکتورهاي هسته‌اي و اخيراً نيز محافظ سفينه‌هاي فضايي و غيره يکي از کاربردهاي مواد سراميکي که در ارتباط نزديک با زندگي بشر است، شامل بکارگيري قطعات سراميکي در بدن انسان مي‌باشد. به اين دسته از سراميک­ها "بيوسراميک (Bio-ceramic)" گويند. اين دسته از سراميک­ها اهميت فراواني در زندگي روزمره يافته­اند. البته استفاده از مواد مختلف بعنوان "ايمپلانت (implant)" به دورة قبل از ميلاد مسيح بر مي­گردد. اما از اواخر قرن نوزدهم، در اثر پيشرفت و افزايش اطلاعات پزشکي در اين مورد کوشش­هاي جدي انجام گرفت. اولين مواد مصرفي بعنوان ايمپلانت، ترکيبي از برنج و مس بود که بدليل خوردگي شديد اين مواد در بدن، استفاده آنها با شکست مواجه شده است. از آنجايي که در پزشکي مدرن ضرورت استفاده از مواد مختلف به منظور ترميم عيوب بدن انسان احساس مي‌شد، پليمريست­ها گسترة وسيعي از اين مواد را براي استفاده به جامعه پزشکي معرفي کردند و متالورژها نيز با استفاده از آلياژهاي جديد و متفاوت، قطعات ارتوپديک بسياري براي بدن ساختند. اما حتي اين مواد نيز بعلت خوردگي شيميايي در بدن ايجاد عارضه مي­کرد؛ حال آنكه بسياري از ايمپلانت­ها، مانند اتصال مصنوعي در مفاصل ران، بايستي براي هميشه در بدن انسان باقي مي‌ماند. از اين رو، پژوهشگران براي دستيابي به موادي با مشخصات بهتر به دنياي سراميک راه پيدا کردند. هيچ ماده‌اي که در بدن انسان جايگذاري شود کاملاً خنثي نيست. با اين وجود، خوردگي سراميک­ها بدليل ماهيت ذاتيشان خيلي کمتر از فلزات است. پيشرفت­هاي وسيع در علم سراميک منجر به دستيابي به موادي با خواص شيميايي، فيزيکي و مکانيکي متفاوت و متنوع شد که مي‌توانند خواص خود را براي مدت زمان طولاني در بدن موجود زنده حفظ کنند. بعضي از اين مواد عبارتند از: آلومينا، کربن پيروليتيک و زجاجي، فسفات­هاي کلسيم و سديم و غيره.
خصوصياتي که يک ايمپلانت دايمي سراميکي بايد داشته باشد بطور خلاصه در زير آمده است:

 1- سازگاري بيولوژيکي: عموماً مواد ايمپلانت بايد با بافت­هاي بدن سازگاري داشته باشند و ايجاد حساسيت و مسموميت نکنند. 2
-عدم خوردگي: در بدن موجود زنده خوردگي بيولوژيکي روي ندهد.
3- کارايي در عملکرد: بايد بتواند به نحو مطلوب وظيفه‌اي را که در هر نقطه از بدن بر عهده آن قرار مي­دهند بخوبي انجام دهد.
4- قابليت استريليزه شدن: قابليت استريل و ضدعفوني شدن را داشته باشد، بدون اينکه تغييري در ترکيب آن ايجاد کند. يا باعث تغيير خواص فيزيکي و شيميايي شود. 5-قابليت دسترسي: قابل دسترس بوده و براحتي توليد شود. امتياز سراميک­ها بعنوان مواد زيستي بدليل سازگاري آنها با محيط فيزيولوژيکي است و اين سازگاري بدليل وجود يونهايي مشابه با يونهاي موجود در آن محيط، مثل کلسيم، پتاسيم، منيزيم و سديم است.
تحقيقات انجام شده در آزمايشگاه و روي بدن موجود زنده روي مواد زير متمرکز شده است:
کربن، اکسيدآلومينيم، هيدروکسيد آپاتيت، فسفات تري­کلسيم، ترکيبات شيشه‌اي و غيره که جالب‌ توجه‌ترين اين مواد عبارتنداز: دريچه‌هاي قلبي مصنوعي، زانوي ارتوپديک (استخوان و مفاصل)، موادي که براي ترميم و بازسازي جاي دندان در فک بکار مي­روند، موادي که به­وسيله آنها از راه پوست مي‌توان با داخل بدن ارتباط پيدا کرد، مفصل ران پروستتيک، پيهاي مصنوعي و غيره.
اين مواد با توجه به نوع فعاليتشان در محيط به 3 دسته تقسيم مي‌شوند:
1- مواد سراميکي خنثي: مانند آلومينا و کربن
 2- مواد سراميکي با سطح فعال: مانند هيدروکسيد آپاتيت و بيوگلاس­ها
 3- مواد سراميکي قابل جذب: مانند فسفات کلسيم

کاربرد سرامیک در علم پزشکی

سراميک­ها، اين مواد دست‌ساختة بشر، از ابتداي تاريخ تمدن تا به امروز توانسته‌اند مواد بسيار مفيدي را در اختيار انسان­ها قرار دهند. از سفالينه‌هاي هزاران سال قبل تا راکتورهاي هسته‌اي و اخيراً نيز محافظ سفينه‌هاي فضايي و غيره يکي از کاربردهاي مواد سراميکي که در ارتباط نزديک با زندگي بشر است، شامل بکارگيري قطعات سراميکي در بدن انسان مي‌باشد. به اين دسته از سراميک­ها "بيوسراميک (Bio-ceramic)" گويند. اين دسته از سراميک­ها اهميت فراواني در زندگي روزمره يافته­اند. البته استفاده از مواد مختلف بعنوان "ايمپلانت (implant)" به دورة قبل از ميلاد مسيح بر مي­گردد. اما از اواخر قرن نوزدهم، در اثر پيشرفت و افزايش اطلاعات پزشکي در اين مورد کوشش­هاي جدي انجام گرفت. اولين مواد مصرفي بعنوان ايمپلانت، ترکيبي از برنج و مس بود که بدليل خوردگي شديد اين مواد در بدن، استفاده آنها با شکست مواجه شده است. از آنجايي که در پزشکي مدرن ضرورت استفاده از مواد مختلف به منظور ترميم عيوب بدن انسان احساس مي‌شد، پليمريست­ها گسترة وسيعي از اين مواد را براي استفاده به جامعه پزشکي معرفي کردند و متالورژها نيز با استفاده از آلياژهاي جديد و متفاوت، قطعات ارتوپديک بسياري براي بدن ساختند. اما حتي اين مواد نيز بعلت خوردگي شيميايي در بدن ايجاد عارضه مي­کرد؛ حال آنكه بسياري از ايمپلانت­ها، مانند اتصال مصنوعي در مفاصل ران، بايستي براي هميشه در بدن انسان باقي مي‌ماند. از اين رو، پژوهشگران براي دستيابي به موادي با مشخصات بهتر به دنياي سراميک راه پيدا کردند. هيچ ماده‌اي که در بدن انسان جايگذاري شود کاملاً خنثي نيست. با اين وجود، خوردگي سراميک­ها بدليل ماهيت ذاتيشان خيلي کمتر از فلزات است. پيشرفت­هاي وسيع در علم سراميک منجر به دستيابي به موادي با خواص شيميايي، فيزيکي و مکانيکي متفاوت و متنوع شد که مي‌توانند خواص خود را براي مدت زمان طولاني در بدن موجود زنده حفظ کنند. بعضي از اين مواد عبارتند از: آلومينا، کربن پيروليتيک و زجاجي، فسفات­هاي کلسيم و سديم و غيره.
خصوصياتي که يک ايمپلانت دايمي سراميکي بايد داشته باشد بطور خلاصه در زير آمده است:

 1- سازگاري بيولوژيکي: عموماً مواد ايمپلانت بايد با بافت­هاي بدن سازگاري داشته باشند و ايجاد حساسيت و مسموميت نکنند. 2
-عدم خوردگي: در بدن موجود زنده خوردگي بيولوژيکي روي ندهد.
3- کارايي در عملکرد: بايد بتواند به نحو مطلوب وظيفه‌اي را که در هر نقطه از بدن بر عهده آن قرار مي­دهند بخوبي انجام دهد.
4- قابليت استريليزه شدن: قابليت استريل و ضدعفوني شدن را داشته باشد، بدون اينکه تغييري در ترکيب آن ايجاد کند. يا باعث تغيير خواص فيزيکي و شيميايي شود. 5-قابليت دسترسي: قابل دسترس بوده و براحتي توليد شود. امتياز سراميک­ها بعنوان مواد زيستي بدليل سازگاري آنها با محيط فيزيولوژيکي است و اين سازگاري بدليل وجود يونهايي مشابه با يونهاي موجود در آن محيط، مثل کلسيم، پتاسيم، منيزيم و سديم است.
تحقيقات انجام شده در آزمايشگاه و روي بدن موجود زنده روي مواد زير متمرکز شده است:
کربن، اکسيدآلومينيم، هيدروکسيد آپاتيت، فسفات تري­کلسيم، ترکيبات شيشه‌اي و غيره که جالب‌ توجه‌ترين اين مواد عبارتنداز: دريچه‌هاي قلبي مصنوعي، زانوي ارتوپديک (استخوان و مفاصل)، موادي که براي ترميم و بازسازي جاي دندان در فک بکار مي­روند، موادي که به­وسيله آنها از راه پوست مي‌توان با داخل بدن ارتباط پيدا کرد، مفصل ران پروستتيک، پيهاي مصنوعي و غيره.
اين مواد با توجه به نوع فعاليتشان در محيط به 3 دسته تقسيم مي‌شوند:
1- مواد سراميکي خنثي: مانند آلومينا و کربن
 2- مواد سراميکي با سطح فعال: مانند هيدروکسيد آپاتيت و بيوگلاس­ها
 3- مواد سراميکي قابل جذب: مانند فسفات کلسيم