مفاصل مصنوعی از سرامیک نانویی

7.01.2013, 11:51

© Flickr.com/Cambodia Trust/cc-by-nc

افتتاح دو واحد توليد کاشی و سراميک در ميبد

خواص مختلف سرامیکها خواص مکانیکی : مقاومت مکانیکی سرامیک به ترکیب مواد ، اندازه ذرات مواد اولیه ، دانه بندی ، شکل ذرات ، شرایط شکل دهی ، چگونگی خشک کردن و همچنین شرایط پخت بستگی دارد. مواد دانه ریز موجب کاهش تخلخل و بالا رفتن مقاومت سرامیک می گردند . سیلیس و بال کلی باعث افزایش مقاومت مکانیکی می شوند. خواص شیمیایی : آب ، اسید ها و محلولهای قلیایی با مواد سرامیکی واکنش انجام می دهند و تغییراتی در آن به وجود می آورند.در سرامیکهای ویژه از از مواد مقاوم در برابر اسیدها و قلیایی ها استفاده میشود. خواص نسوزی : سرامیکهایی که برای دمای بالا به کار می روند از مواد دیر گداز تهیه می گردند . خواص الکتریکی : از سرامیکها به عنوان نارسانای الکتریکی نیز استفاده می کنند. خواص سرامیک‌ها بسته به نوع و درجه خلوص هر یک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده‌هاى موجود در محیط ، تغییر می‌کند. در قرن حاضر صنعت سرامیک سازی توسعه و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است. سرامیک‌های ویژه · مقره‌های برق: که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 ، Zr2O3 استفاده می‌شود. · سرامیک‌های مغناطیسی: در در این نوع سرامیک از اکسیدهای آهن استفاده می‌شود. مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است. · سرامیک‌های شیشه‌اى: وقتی شیشه معمولی پس از تهیه در دمای بالایی قرار گیرد، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل می‌شود و خاصیت شکنندگی آن کم می‌گردد و بر خلاف شیشه‌های معمولی دیگر ، ایجاد یا پیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی‌باشد،‌ یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمی‌کنند. از این نوع سرامیک‌ها برای تهیه ظروف آشپزخانه یا ظروفی که برای حرارت دادن لازم باشند، استفاده می‌شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می‌نامند. لعابها و انواع آنها لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را در بر می‌گیرند. لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب (PbO) است. این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق درمی‌‌آورند. آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه‌ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دمای معین حرارت می‌دهند. پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می‌نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می‌کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک بار دیگر حرارت می‌دهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزش‌تر و نوشته و طرح روی آن بادوام‌تر می‌شود. لعابها در انواع زیر وجود دارند: · لعاب بی‌رنگ: این نوع لعاب که برای پوشش سطح چینی‌های بدلی ظریف بکار می‌رود، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می‌شود. · لعاب رنگی: برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2O) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم (Cr2O3) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده می‌شود. · لعاب کدر : این نوع لعاب که برای پوشش چپنی‌های بدلی معمولی بکار می‌رود و از مخاـوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O4 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می‌‌شود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شیر در می‌آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه‌ور می‌کنند. ظروف لعابی ظروف لعابی درواقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب می‌پوشانند. البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب کرد و یا اینکه تحت ضربه قرارداد، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می‌ریزد. انواع چینی چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می‌‌شوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا سخت و چینی‌های بدلی تقسیم می‌شوند. چینی‌های اصل : چینی ظرف: که می‌توان آن را نوعی شیشه کدر دانست، مانند ظرف چینی معروف به سور. از ویژگیهای این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می‌‌گیرد. چینی سیلیسی : این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است، درکشورهای فرانسه ، ژاپن و چین تهیه می‌‌شود. مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است. چینی آلومینیوم‌دار : این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه می‌‌شود و دارای Al2O3 , SiO2 , CaO است. چینی‌های بدلی: خمیر این نوع چینی‌ها ترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی‌های ظریف است. در نتیجه سختی آنها از چینی‌های اصل کمتر است. از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند. این نوع چینی‌ها خود به دو دسته تقسیم می‌شوند: o بدل چینی‌های معمولی که خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشانیده می‌شود. بدل چینی ظریف که خمیر آنها مانند خمیر چینی بی‌رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست. معمولا سطح این نوع چینی‌ها را از لعاب بی‌رنگ ورنی مانند و شفاف می‌پوشانند تا ظاهری مانند چینی اصل پیدا کنند

آجرهای نسوز: در واقع نوعی چينی (پرسلان) هستند که از ‌خاکهای نسوز تهیه می‌شود. چینی نوعی سراميک مرغوب است که دارای ساختاری ظریف‌تر و متراکم‌تر از سفال هستند. دمای پخت آجرهای نسوز حدود می‌باشد. از آجرهای نسوز به دلیل مقاومت حرارتی بالا در پوشش درونی کوره‌های صنعتی استفاده می‌شود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد، باتوجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها، گستره‌های مختلی را تحمل می‌کنند. تا دهه 1960 از کربن و خاک نسوز برای پوشش کوره‌ها استفاده می‌شد اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می‌شود. انواع آجرهای نسوز: آجرهای سيليسی: قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزيت معروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل 95% SiO2 و به مقدار جزئی Al2O3، Fe2O3، TiO2، K2O و Na2O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد. ولی به دلیل رسانایی گرمایی زیاد در نفوذناپذیری در مقابل گازها، امروزه بیشتر برای پوشش جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شيشه در کارخانه‌های شیشه سازی، کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود. آجرهای آلومينيومی: این آجرها دارای درصد بالایی از آلومين ( Al2O3) می‌باشند. آنها را از مخلوط کائولن، بوکسيت و کروندوم که بیش از 70% آلومین دارد، تهیه می‌کنند دمای پخت این آجرها در حدود می‌باشد. آجرهای نسوز آلومینیومی برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند. در مقابل مواد قلیایی مقاومند. بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی و شیشه سازی هم استفاده می‌شود. آجرهای نسوز قليايی: این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO2 به فرمول 2MgO، SiO2 می‌باشند. برای تهیه اکسید منیزیم، کربنات منیزیم طبیعی (ماگنزيت) یا دولوميت را در دمای بین تا حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری Cr2O3 ( اکسید کروم III ) یا Fe2O3 ( اکسید آهن III ) به مخلوط MgO و SiO2 باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شود. از این آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی، کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالای کوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی، استفاده می‌شود. آجرهای نسوز ويژه: این آجرها نوع خاصی از آجرهای نسوز هستند و در صنعت برای منظورهای ویژه‌ای کاربرد دارند این آجرها از ترکیبات فلزات واسطه می‌شوند. متداولترین آجرهای این گروه عبارتند از: آجر زيرکونيوم: این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم، کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زيرکونيوم با آهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و می‌توان ZrO2 (اکسید زیرکونیوم)(زيرکونيا) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از MgO یا CaO بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود. ZrO2 مقاومت گرمایی بالایی دارد از آن در ساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و در راکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهتده نوترون استفاده می‌شود. آجر اکسيد کروم - کوروندوم: این آجرها دارای 5 تا 10 درصد اکسيد کروم I , II و 90 تا 95 اکسید آلومینیوم (آلومینا) (Al2O3) هستند در مقابل مواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود. آجرهای اکسید کروم دارای 95 درصد Cr2O3 می‌باشد. برای تهیه آن از Cr2O3 سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر در ساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه سازی مصرف دارند.

شايد سراميك بهترين ماده موجود براي جورشدن با كمپلكس دندان انسان از نظر زيبايي باشد.سراميك به طور گسترده اي به صورت مواد ونير كننده در كراون هاي سراميك-فلز وكراون هاي تمام سراميك ، دنچرهاي پارسيل فيكس،اينله ها ،آنله ها و دندان هاي مصنوعي سراميكي به كار مي رود

.‏اصطلاح پرسلن به خانوادهاي از مواد سراميكي اشاره دارد كه در درجه حرارت هاي بالا پخته مي شود.يك ونيراستتيك پرسلن (لامينيت ونير)لايه اي از پرسلن است كه به سطح دندان تراش خورده ،باند مي شود و نماي بد دندان را مي پوشاند. ونيرهاي پرسلني در لابراتورهاي دندانپزشكي ساخته مي شود. در ابتدا ونيرهاي پرسلني از پرسلن فلدسپاتيك ساخته شده و ‏sinter‏ مي شد. اخيرا اغلب ونيرهاي پرسلني با ‏heat pressing‏ ساخته شده و از ‏leucite-reinforced‏ يا ‏lithium-dislicate‏ براي ساختشان استفاده مي شود. براي بدست آوردن چسبندگي كافي ،ميناي دندان را با اسيد فسفريك و سطح باندينگ پرسلن را با اسيد هيدروفلوريك اچ مي كند. كامپوزيت رزيني كه به طور اختصاصي جهت باند شدن به سراميك فرمول بندي مي شود، به عنوان ادهزيو به كار مي رود. ‏
اينله ها و آنله هاي سراميكي، جانشيني براي كامپوزيت رزين هاي خلفي مي باشد و مقاومت سايشي بهتري نسبت به كامپوزيت رزين هاي خلفي دارد ‏‎;‎‏ بنابراين دوام آنها بيشتر است. اينله يك فلز، چيني يا پلاستيك ترميمي است كه براي يك حفره تعبيه شده در دندان، ساخته مي شود و به آن سيمان مي شود. آنله يك نوع ترميم ريختگي است كه تمامي سطوح اكلوزال(سطح جونده دندان هاي خلفي) يك دندان را مي پوشاند. ‏

طبقه بندي پرسلن هاي دنداني
پرسلن هاي دنداني بر اساس درجه حرارت ذوب يا ‏fusion‏ به چهار دسته زير طبقه بندي مي شود: ( جدول 1 )‏

‎1300?
‎
High fusing
‎1101-1300?
‎
Medium fusing
‎850-1100?‎
Low fusing

‎?‎‏850>‏
Ultra-low fusing

پرسلن هاي ‏Medium fusing ‎‏ و‏‎ High fusing‎درساخت دندان هاي دنچرو پرسلن هاي ‏Ultra-low fusing‏ و‏‎ Low fusing‎‏ در ساخت كراون ها و بريج استفاده مي شود.‏‎ ‎نوع ‏ultra-low‏ داراي ضريب انقباض كمي مطابق با ضريب انقباض فلزات است و به دليل داشتن نقطه ذوب پائين ريسك بوجود آمدن اكسيد فلزي را كاهش مي دهد. در پرسلن هاي با نقطه ذوب بالا، شبكه اصلي مركب از فلدسپارهاي طبيعي است كه با 15% كوارتز آزاد تقويت شده است. براي تهيه پرسلن با نقطه ذوب پائين يا متوسط، مي توان فلاكس هاي اكسيد بور(‏B2O3‎‏)‏‎ ‎‏ يا اكسيد ليتيوم (‏LiO2‎‏)‏‎ ‎‏ را به عناصر موجود در فلدسپات طبيعي اضافه كرد. ‏  

تركيبات پرسلن دنداني
سراميك هاي دنداني ابتدا در اواخر سال 1700 در دندانپزشكي به كار مي‌رفت. در اوايل سال 1900 پرسلن هاي ژاكت كراون گسترش يافت كه شامل پرسلن هاي فلدسپاتيك يا آلومينوس بود كه بر روي فويل پلاتيني نازك پخته مي شد. به دليل اختلاف زياد ضريب انبساط حرارتي آلياژهاي فريم ورك1 و سراميك هاي ونير كننده كه در اثر سرد شدن منجر به شكست مي شد، پرسلن هاي فلدسپاتيك حاوي لوسايت گسترش يافت. اين ابداع به مواد سراميكي اجازه داد تا به فرم ورك فلزي باند شود. سراميك هاي تقويت شده با آلومينا بعدا جهت بهبود خواص مكانيكي معرفي شد. در20 سال گذشته مواد و تكنيك هاي جديدي براي ساخت تكنيك هاي تمام سراميكي شناخته شده اند كه شامل مواد تمام سراميك‏‎ ‎‏ ‏slip cast , heat pressed machined,‎‏ است.‏
‏ در سال 1838‏‎,‎‏ ‏Elias Wildman‏ اولين پرسلن دنداني با شفافيتي مطابق با دندان طبيعي ساخت. ابتدائي ترين پرسلن هاي دنداني تركيبي از كائولين،كوارتز و فلدسپار بود(شكل1).‏
كائولين،سيليكات آلومينيوم هيدراته شده(‏Al2O3.2SiO2.2H2O‏)است كه بعنوان يك باندر2، عمل مي كند. وجود حتي مقدار كمي از كائولين منجر به عدم شفافيت مي شود لذا پرسلن هاي دنداني اوليه از شفافيت كافي بر خوردار نبود‎;‎‏ بنابراين كائولين از پرسلن هاي دنداني حذف شد.‏
كوارتزمستحكم ترين جزء در طول پروسه ‏firing‏ است كه بدون تغيير باقي مي ماند و تشكيل يك فاز كريستالي مي دهد‏‎;‎‏ اين فاز ميان فاز شيشه اي ناشي از ذوب فلدسپار پراكنده شده است.
فلدسپار تركيبي از پتاسيم-آلومينو سيليكات(‏K2O.Al2O3.6SiO2‎‏) و سديم-آلومينوسيليكات (‏Na2O.Al2O3.6SiO2‎‏) مي باشد. نسبت بين پوتاش ‏K2O)‎‏) و سودا‏‎( Na2O)‎‏ حائز اهميت است به طوريكه بر روي ويژگي هاي فلدسپار تاثيرگذار است. سودا منجر به كاهش دماي فيوژن و پوتاش ويسكوزيته شيشه گداخته‎3‎‏ را ،افزايش مي دهد. درجه حرارت فيوژن فلدسپار?1125-1170 مي باشد. در طول پروسه ‏firing‏ ،هميشه احتمال ايجاد جريان هاي ‏pyroplastic‏ افراطي كه منجر به گرد شدن لبه ها و در نتيجه تغيير شكل ظاهري دندان مي شود، وجود دارد. به همين دليل انتخاب مقدار صحيحي از پوتاش به منظور جلوگيري از اين مسئله حائز اهميت است. ‏

خواص پرسلن هاي دنداني
خواص پرسلن هاي دنداني به تركيب، رنگ، ساختمان ميكروسكوپي و تجمع نقايص آن بستگي دارد. نقص در پرسلن ها به دليل وجود ترك هاي سطحي يا درطي فرآيند ساخت ايجاد مي شود. نقايص ساخت طي مراحل توليد ايجاد شده و شامل ناخالصي هايي است كه درمرحله متراكم سازي ايجاد شده است. وجود ميكروترك ها و ترك هاي سطحي در اثر سرد كردن پرسلن نيز مي تواند به دليل اختلاف انقباض حرارتي كريستال هاي لوسايت و فاز گلاسي باشد، يا در صورتيكه پرسلن خيلي سريع سرد شود به دليل شوك حرارتي باشد(شكل2).‏
جور بودن رنگ يك مسئله حياتي در جايگزين كردن دندان هاي طبيعي است. رنگ پودرهاي پرسلن دنداني كه به صورت تجاري از قبل مخلوط شده است داراي محدوده زرد تا زرد-قرمز مي باشد. به دليل اينكه محدوده رنگ  دندان هاي طبيعي بسيار بيشتر از محدوده موجود در كيت پرسلن از قبل مخلوط شده است، از پرسلن هاي تغيير دهنده جهت تعديل رنگ استفاده مي شود. اين ماديفايرها پرسلن هاي بسيار پيگمانته بوده و معمولا به رنگ هاي آبي، زرد، صورتي، نارنجي،قهوه اي و خاكستري تهيه مي شوند. خاصيت بحراني ديگر پرسلن هاي دنداني ترانسلوسنسي4 آن ها مي باشد. ترانسلوسنسي پرسلن هاي اپك، دنتين و انامل متفاوت است. پرسلن هاي اپك ترانسلوسنسي بسيار كمي دارند كه به آن ها اجازه مي دهد كه سطح ساختمان فلزي زيرين را بپوشاند. ترانسلوسنسي پرسلن دنتين محدوده اي بين 18-38% مي باشد. پرسلن هاي انامل داراي بيشترين مقدار ترانسلوسنسي در محدوده اي بين45-50% است. ترانسلوسنسي مواد پرسلن هاي تمام سراميك با ماهيت فاز كريستالين آن ها تغيير مي كند.
‏

پرسلن هاي سراميك-فلزپرسلن هاي سراميك-فلز قدرت و دقت فلز ريختگي را همراه با زيبايي پرسلن دارا مي باشد.از زمانيكه پرسلن هاي سراميك-فلز در دندانپزشكي شناخته شد تاكنون اسامي زيادي به آن نسبت داده شده است:

‏Ceramic crown
Porcelain veneer crown (PVC)
Porcelain fused to metal (PFM)
Porcelain fused to gold (PFG)

‎و هماكنون اصطلاح سراميك-فلز و مخفف آنMCR‏ منطقي ترين نام براي اين پرسلن ها به نظر مي رسد.
پرسلن هاي سراميك-فلز از يك فلز ريختگي يا كوپينگ‎5‎‏ كه بر روي دندان تراش خورده قرار مي گيرد و لايه اي  كه روي فلز را مي پوشاند، تشكيل شده است (شكل3). كوپينگ فلزي توسط سه لايه پرسلن پوشيده مي شود:‏
‏1-لايه اپك(‏Opaque Shade‏) : لايه زيرين پرسلن بوده كه روي فلز را مي پوشاند و نقش مهمي در اتصال بين فلز و پرسلن ايفاء مي كند.
2-عاج(‏Dentine‏): قسمت عمده پرسلن را تشكيل مي دهد و رنگ ودرجه رنگ را مشخص مي كند.
3-انامل(‏Enamel‏): ترانسلوسنسي پرسلن را موجب مي شود.‏

پرسلني كه براي پوشاندن فلزات بكار مي رود بايد خواص ويژه اي داشته باشد. به منظور جلوگيري از نيروهاي كششي نامطلوب در سطح پرسلن به هنگام سرد شدن، بايد ضريب انبساط حرارتي آن كمي كمتر از ضريب انبساط حرارتي ساختار فلزي باشد (6-10*5/14 به ازاي هر درجه سانتي گراد براي فلز).
از نظر تركيبات سازنده، پرسلن سراميك-فلز مشابه پرسلن فلدسپاتي است. البته تركيبات قليايي و مقدار اكسيدهاي اضافي موجود در آن با پرسلن فلدسپاتي اندكي متفاوت است. درصد اكسيدهاي سديم و پتاسيم اين انواع بيش از پرسلن هاي عادي مي باشد تا ميزان انبساط حرارتي پرسلن افزايش يافته و با انبساط حرارتي فريم ورك فلزي سازگاري بيشتري پيدا كند و از پيشرفت ترك جلوگيري شود. بعضي از انواع پرسلن هاي سراميك-فلز حاوي لوسايت است كه بعنوان فاز كريستالين عمل مي كند. بدليل انبساط بسيار زياد لوسايت، كريستالي شدن آن در پرسلن موجب تطبيق ضريب انبساط حرارت سراميك با آلياژهاي طلا مي شود. با افزودن مقداري ‏K2O‏ در پرسلن، فاز لوسايت در كل توده پرسلن ايجاد مي شود كه تمايل آنرا به كريستالي شدن افزايش مي دهد. ‏
پرسلن اپك كه مستقيما بر روي فريم ورك افزوده مي شود، تقريبا شبيه مخلوط فلاكس هاي شيشه فلدسپاتيك سديم-پتاسيم است و داراي تركيبات زير مي باشد:‏

‏(جدول 2) تركيبات پرسلن اپك‏

‎48.00-59.00‎
SiO2‎
silica
‏20.00-16.30
Al2O3‎
alumina
‏10.30-8.40
K2O
potash
‏7.00-5.70
Na2O
Soda
‏1.45-1.20
CaO
Calcium oxide
‏1.45-1.20
B2O3‎
Boric Oxide
‏3.30-2.70
TiO2‎
Titania
‏5.25-4.30
SnO2‎
Tin Oxide
‏1.50-1.20
ZnO2‎
Zinc Oxide
trace
Fe2O3‎
Ferric Oxide
trace
F2‎
Fluorine

پرسلن اپك را از مواد حاجب نور (‏opacifier‏) اشباع مي كند تا رنگ لايه فلزي را پوشانده و در ضمن حداقل ضخامت ممكن را داشته باشد. اپك هاي مدرن كه به صورت رنگ روي فلز زده مي شود، مي تواند حتي در ضخامت هاي بسيار كم ‏‎100µm‎‏  نيز رنگ فلز را كاملا بپوشاند. شايان توجه است كه اين مواد به شدت نور را منعكس كرده و چون رنگ و خاصيت بازتابي آن ها بر رنگ پرسلن انامل موثر است، مي تواند موجب بروز مشكلاتي شود.‏
پرسلن هاي عاج و انامل كه روي اپك پودرگذاري مي شود از شيشه هاي فلدسپاتي ساخته مي شود و تركيبات آنها به صورت زير است:
(جدول 3) تركيبات پرسلن هاي دنتين و انامل‏

 

‏66.2-59.2
SiO2‎
silica
‏18.9-14.5
Al2O3‎
alumina
‏12.3-9.5
K2O
potash
‏9.7-4.7
Na2O
Soda
‏2.10-0.4
CaO
Calcium oxide
‏0.29-0.25
TiO2‎
Titania
‏5.25-4.30
SnO2‎
Tin Oxide
‏0.055-0.045
Fe2O3‎
Ferric Oxide
‏0.50-0.20‏
F2‎
Fluorine

نكته قابل توجه اين است كه اكسيدهاي بور و ليتيوم به عنوان فلاكس در پرسلن انامل بكار نرفته است. ‏
تركيبات فوق به دقت با يكديگر مخلوط شده و جهت پخت تا ?1200 در كوره حرارت داده مي شود. به طور كلي در اثر حرارت ناشي از پخت، سراميك هاي دنداني از دو فاز تشكيل مي شود:
1- فاز شيشه اي يا گلاسي(‏vitreous‏) ناشي از متلاشي شدن فلدسپار در دماي بالا
2- فاز كريستالين كه از لوسايت(‏K2O.Al2O3.4SiO2‎‏)‏‎  ‎تشكيل مي شود.
فاز گلاسي در بر گيرنده فاز كريستالي است. افزايش ميزان فاز گلاسي منجر به افزايش ترنسلوسنسي يا به عبارتي شفافيت پرسلن دنداني مي شود ولي در عوض مقاومت به پيشرفت ترك را كاهش مي دهد. لذا جهت بهبود خواص مكانيكي سراميك دنداني، ميزان فاز كريستالي را افزايش مي دهد. موادي كه در پرسلن هاي دنداني تمام سراميك به كار مي روند بيش از 90% حجمي، حاوي فاز كريستالين است.
مخلوط فاز كريستالين و گلاسي را خيلي سريع در آب فرو مي برد(‏quench‏ كردن). اين امر موجب خرد شدن و ايجاد ذرات كوچك مي شود. ماده محصول تحت عنوان ‏frit‏ شناخته شده و به پروسه انجام شده ‏fritting‏ گفته مي شود. جهت مشابهت با دندان هاي طبيعي، در اين مرحله رنگدانه هايي به صورت اكسيد هاي افزودني فلز نيز اضافه مي شود. براي مثال اكسيدهاي آهن بعنوان رنگ قهوه اي،اكسيد مس بعنوان رنگ سبز،اكسيد تيتانيوم بعنوان رنگ زرد-قهوه اي،اكسيد كبالت بعنوان رنگ آبي.
جهت تهيه يك پرسلن سراميك-فلز ازتكنيك هاي زيادي استفاده مي شود:
‏Compaction-1‎
براي ايجاد يك پرسلن قوي با حداقل انقباض، متراكم كردن ذرات داراي اهميت زيادي است. در اين روش پودر پرسلن با آب و باندر تركيب شده و توليد يك ماده خميري مانند مي كند. از اين خمير يك قالب الاستومريك گرفته مي شود ‏‎;‎‏ جهت جداسازي آسان پرسلن از قالب، آن را با ورقه هاي نازك پلاتين مي پوشاند.‏
‏ روش هاي زيادي جهت متراكم كردن ذرات وجود دارد از جمله: ‏‎ ,spatulation ,brush application .vibrating‏ ‏
در روش ‏spatulation‏ پرسلن مرطوب را با يك كارتك صاف مي كند تا آب اضافي به سطح آمده و با يك دستمال آن را جذب مي كند. در روش ‏brush application‏ جذب آب توسط پودر پرسلن خشك بر اساس جذب موئينه انجام مي شود‏‎;‎‏ به اين صورت كه پودر خشك با يك قلم مو در ناحيه اي از پرسلن مرطوب بكار مي رود و هنگاميكه آب به سمت ناحيه خشك كشيده شد، ذرات مرطوب به سمت يكديگر كشيده مي شود. در روش ‏vibrating‏ مخلوط پرسلن مرطوب به آساني ويبره مي شود تا ذرات با يكديگر ته نشين شوند‎;‎‏ سپس آب اضافي با يك ماده جاذب گرفته مي شود.‏
‏2-‏Sintering
زينترينگ روندي است كه منجر به اتصال ذرات پرسلن در درجه حرارت بالا مي شود تا يك توده پيوسته را تشكيل دهد( شكل4). بدليل هدايت حرارتي ضعيف پرسلن، لايه هاي خارجي سريعتر از لايه هاي داخلي تر زينتر شده و به اصطلاح ‏overfuse‏ مي شوند‏‎;‎‏ لذا از حرارت هاي خيلي سريع بايد پرهيز كرد.‏
در طي روند زينترينگ حضور حباب هاي گاز و هوا در پرسلن هاي ‏air-fire‏ شده موجب ايجاد تخلخل و تاثير نامطلوب بر روي استحكام و خواص نوري پرسلن مي شود. جهت به حداقل رساندن اين مسئله از تكنيك ‏vacuum-firing‏ استفاده مي شود. در اين روش پرسلن سراميك-فلز تحت خلاء ‏fire‏ مي شود. به اين صورت كه فشار داخل كوره تا 0.1‏Atm ‎‏ ‏‎ ‎پائين آورده شده و درجه حرارت تا درجه حرارت پخت بالا برده مي شود ‏‎;‎‏ سپس خلاء آزاد شده و فشار كوره به 1‏Atm ‎‏ باز گردانده مي شود.‏
‏3-‏Glazing
با وجود همه تلاش ها در مرحله زينترينگ وجود مقداري تخلخل در پرسلن پخته شده طبيعي است‎;‎‏ كه در مواردي حتي در سطح پرسلن نيز ديده مي شود. اين تخلخل ها اجازه ورود به باكتري ها و مايعات دهاني را داده كه مي تواند منجر به توليد پلاك ها شود. براي جلوگيري از اين امر، يك لايه نازك شيشه اي در طي عمليات ‏glazing‏ بر روي سطح پرسلن كشيده مي شود. درجه حرارت و زمان ‏glazing‏ بسته به نوع حرارت متفاوت است.
‏
پرسلن هاي تمام سراميك
پرسلن هاي تمام سراميك از لحاظ زيبايي، رنگ و ترانسلوسنسي با دندان هاي طبيعي قابل مقايسه است. اولين كراون هاي تمام سراميك ‏porcelain jacket crown‏ ها بود كه بر روي يك ماتريكس از جنس پلاتين ساخته مي شد. عيب اصلي پرسلن هاي اوليه پائين بودن قدرت آن ها بود. به همين دليل از آن ها بيشتر در دندان هاي قدامي كه استرس كمتري را تحمل مي كند استفاده مي شد. جهت افزايش قدرت پرسلن هاي تمام سراميك از دو نوع سراميك جهت ساخت آن ها استفاده شد. بدين صورت كه ‏Core‏ توسط يك سراميك با قدرت بالا ساخته شده و سپس توسط سراميك ديگري با قدرت كمتر ولي زيبايي بيشتر پوشيده مي شد. اين تكنيك تا حد زيادي شبيه به تكنيك ساخت پرسلن هاي سراميك-فلزبود. روش ديگر استفاده از سراميكي بود كه تركيبي از قدرت و زيبايي را شامل مي شد. ‏High-strength ceramic core‏ براي اولين بار در سال 1965 توسط ‏Mclean‏ معرفي شد كه به جاي  استفاده ازپرسلن فلدسپاتيك از پرسلن تقويت شده با آلومينا استفاده شده بود و تقريبا 40 درصد قوي تر از پرسلن هاي فلدسپاتيك بود. در حال حاضر قويترين پرسلن هاي تمام سراميك ‏In-ceram‏ ها مي باشد كه تقريبا 4 برابر قويتر از ‏alumina core‏ هاي اوليه است. به همين دليل از آن ها در محل هاي ‏high-stress‏ استفاده مي شود. در برخي كارخانجات براي بالا بردن قدرت پرسلن خود از سراميك هاي شيشه اي استفاده مي شود. مارك تجاري ‏Dicor‏  يكي از اين سيستم ها مي باشد. پرسلن ‏Dicor‏ پس از ‏casting‏ شفاف بوده و در يك پروسه يازده ساعته بسيار دقيق و حساس قرار مي گيرد تا كريستال هاي ميكا(‏Mica‏ )  رشد كرده و قدرت پرسلن را افزايش دهد. از سراميك هاي شيشه اي مي توان به ‏Dicor-MGC‏ كه در سيستم هاي ‏CAD-CAM‏ بكار برده مي شود نيز اشاره كرد. ساير كارخانجات براي تقويت پرسلن از ‏Leucite‏  استفاده مي شود. ‏Leucite‏  در پرسلن هاي سراميك-فلز براي افزايش ضريب انبساط حرارتي سراميك بكار برده مي شود. سيستم هايي كه به طور شايع در آنها از كريستال هاي ‏Leucite‏ براي تقويت پرسلن استفاده مي شود عبارتند از:‏
Optec HSP
Cerinate
IPS-Empress‏
بر حسب تكنيك بكارگيري شده جهت ساخت پرسلن هاي تمام سراميك، مواد تمام سراميك استفاده شده در ساخت اين نوع پرسلن ها را مي توان به شكل زيردسته بندي كرد:
1-مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده
2- مواد تمام سراميك حرارت داده شده تحت فشاريا‏heat pressing‏
3- مواد تمام سراميكslip cast‏
‏
مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده
دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده عبارتند از:
1- پرسلن فلدسپاتيك تقويت شده با لوسايت‏
‏2- سراميك با بيس آلومينا(شكل5)‏
لوسايت به عنوان يك فاز تقويت كننده عمل مي كند و موجب افزايش استحكام خمشي و فشاري در پرسلن مي شود. مقدار زياد لوسايت در ماده به ضريب انبساط حرارتي بيشتر آن كمك مي كند. بعلاوه عدم انطباق زياد انبساط حرارتي بين لوسايت و فاز گلاسي موجب گسترش استرس و ايجاد ترك مي شود.‏
آلومينا داراي مدول الاستيسيته بالايي(350‏Gpa‏) مي باشد. لذا پراكندگي آن در ماتريكس گلاسي با ضريب انبساط حرارتي مشابه موجب استحكام قابل ملاحظه ‏core‏ مي شود. اين افزايش استحكام بدليل باند عالي بين فاز گلاس و آلومينا مي باشد. پرسلن هاي ‏alumina core‏ اوليه داراي 40-60 % آلومينا بود. در اين پرسلن ها ‏Core ‎‏ بر روي فويل پلاتيني پخته شده و سپس با ‏match-expantion‏ پرسلن ونير مي شد ولي امروزه مستقيما بر روي ‏refractory die‏ پخته مي شود.
‏
مواد تمام سراميك حرارت داده شده تحت فشارياheat pressing
در روش ‏heat pressing‏ از فشار خارجي براي پخت پرسلن در درجه حرارت هاي بالا استفاده مي شود. به اين ترتيب از تشكيل تخلخل هاي بزرگ جلوگيري شده كه اين امر منجر به بهبود خواص مكانيكي و دانسيته بالاي پرسلن مي شود(شكل6). دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏heat pressing‏ شده عبارتند از:‏
‏1- سراميك هاي با بيس لوسايت(شكل7)‏
‏2- سراميك هاي با بيس ليتيوم-دي سيليكات(شكل8)‏
مواد حاوي ليتيوم-دي سيليكات (‏Li2Si2O5‎‏) به عنوان فاز كريستالين اصلي است و مزيت عمده آن ها استحكام خمشي(350‏Mpa‏) بالاي آن ها است كه محدوده كاربرد آن ها را گسترده تر كرده است.
‏
مواد تمام سراميكslip cast
اين روش شامل كندانس كردن6 ‏slip‏ پرسلن آبي بر روي ‏refractory die‏ مي باشد. تخلخل ‏refractory die‏ به وسيله جذب آب از ‏slip‏ در اثر عمل موئينگي به تراكم كمك مي كند. پرسلن در درجه حرارت بالا بر روي ‏refractory die‏ پخته مي شود و سپس در داخل ‏core‏ متخلخل ‏fire‏ شده گلاس، فيلتر مي شود. به اين ترتيب كه گلاس ذوب شده در درجه حرارت بالا بر اثر عمل موئينگي به داخل تخلخل ها كشيده مي شود. مزيت اصلي اين نوع سراميك ها استحكام بالاي آن ها است واز جمله معايب آن زمان ساخت طولاني آن ها مي باشد. دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏slip cast‏ شده عبارتند از:‏
‏1- سراميك هاي با بيس آلومينا
2- سراميك هاي با بيس اسپاينل و زير كونيا
استحكام خمشي ماده آلوميناي ‏slip cast‏ شده در حدود 450‏Mpa‏ مي باشد. محتواي آلوميناي ‏slip‏ بيش از 90% بوده و سايز ذرات آن بين 0.5-3.5‏‎µm ‎‏ مي باشد.  ‏

تقويت كردن پرسلن هاي سراميكي
يكي از راه هاي جلوگيري از شكست پرسلن، بكارگيري پروسه هاي تقويتي است:‏

Ion exchange
Thermal tempering
Prevention of stress-corrosion
Ion exchange

در اين روش يك پوسته فشرده به روي سراميك تشكيل مي شود كه از گسترش ترك جلوگيري مي كند. در فلز گلاسي يون هاي كوچكتر جاي خود را به يون هاي بزرگتر داده و به اين ترتيب  يك لايه فشرده تشكيل مي شود. در اين روش معمولا از ‏bath‏ هاي نمك نيترات مذاب استفاده مي شود. سراميك به درون ‏bath‏ نمك مذاب در درجه حرارتي پائين تر از دماي شيشه اي شدن(‏transition temperature‏) ريخته مي شود. در اين درجه حرارت شيشه هنوز سخت است. اگرچه حرارت براي حركت سريع يون ها كافي است ولي تنها يون قليايي مي تواند فاصله لازم را طي كند. نمك مذاب بايد به گونه اي انتخاب شود كه در حاليكه يون هاي بزرگ جانشين يون هاي كوچك مي شود، كاتيون هاي كوچك به درون ‏bath‏ نفوذ كند. در پرسلن هاي فلدسپاتيك يون هاي پتاسيم از ‏KNO3 bath‎‏ جايگزين يون هاي سديم مي شود. بدليل اشغال فضاي بيشتر يون هاي پتاسيم نسبت به يون هاي سديم، شبكه سيليكاتي به يكديگر فشرده شده و يك لايه متراكم تشكيل مي شود. با اين روش قدرت پرسلن فلدسپاتيك حدود 4% افزايش مي يابد.‏

Thermal tempering

در اين روش شيشه به سرعت سرد مي شود و در سطح شيشه ايجاد يك لايه فشرده و متراكم مي كند.

Prevention of stress-corrosion

در يك محيط مرطوب قدرت سراميك كاهش مي يابد. اين كاهش قدرت به دليل واكنش شيميايي است كه بين سراميك و آب رخ داده و باعث افزايش اندازه ترك مي شود. اين پديده ‏stress corrosion‏ يا ‏static fatigue‏ نام دارد. گزارش مي شود كه مقاومت سراميك در برابر شكستگي در آب تا حدود 30% كاهش مي يابد. يرخي از سيستم هاي سراميكي مانند ‏Renaissance‏ فويل فلزي دارند كه از نفوذ رطوبت به سطح داخلي و در نتيجه از شكست جلوگيري مي كند.

مواد نانوساختار هم‌اكنون در حال پيدا کردن مصارف گسترده‌اي به ويژه در الكترونيك، مكانيك، فوتونيك، مغناطيس و مواد زيست دارويي مي‌باشند. مواد نانوساختاري در مقايسه با مواد مشابهي كه داراي همان تركيب بوده ولي اندازه كريستالي معمولي دارند، داراي خواص بسيار بهتري هستند. خواص مكانيكي اين مواد نيز به علت اندازه مناسب ذراتشان بسيار مطلوب است [1].
اصلاح سطوح فلزي براي دستيابي به مقاومت در برابر سايش و خوردگي، روشي مناسب از لحاظ تجاري مي‌باشد. كروم سخت (ترسيب شده با الكترود) يكي از موادي است كه به صورت گسترده براي پوشش‌هاي محافظ به كار مي‌رود. پوشش‌هاي سراميكي ـ چه به شكل تك فازي و چه به شكل كامپوزيتي ـ نيز معمول مي‌باشند و با استفاده از روش پلاسما ـ اسپري به كار مي‌روند. در اين روش، ماده پوشاننده (غالباً به شكل پودر) درون يك جريان پلاسما پاشيده شده، در آن گرم شده، به سوي سطح مقصد شتاب داده مي‌شود. پس از پوشاندن سطح، سراميك به سرعت سرد شده و يك لايه پوششي ايجاد مي‌كند [2و3].
هر دو روش پوشش با كروم و سراميك داراي مشكلات مختلفي است كه مي‌تواند كاربرد آنها را محدود كند. در روش پوشش‌دهي الكترودي با كروم، از مواد خطرناكي استفاده مي‌شود. استفاده از انواع روش‌هاي حفاظت از محيط زيست، استفاده از كروم سخت را بسيار گران قيمت مي‌كند. پوشش‌هاي پلاسما ـ اسپري سراميكي با در نظر گرفتن هزينه‌هاي تميزكاري ارزان‌تر از كروم مي‌باشند؛ ولي ترد بوده و در چسبندگي به سطح داراي محدوديت مي‌باشند كه براي كروم سخت نيز به عنوان مشكل به حساب مي‌آيد، لذا نياز به مواد بهتر براي احساس مي‌شود و محققان هم‌اكنون به دنبال يافتن مواد جانشين مي‌باشند [2].
در پنج سال گذشته كنسرسيومي از شركت‌ها، دانشگاه‌ها و پرسنل نيروي دريايي ايالات متحده آمريكا به نوع جديدي از پوشش‌هاي سراميكي نانوساختار مقاوم در برابر سايش دست يافته‌اند. رهبري اين كنسرسيوم بر عهده Intrament و دانشگاه Connecticut بوده و اعضاي آن از اين قرارند: شركت A&A ، دانشگاه راتگرز، مؤسسه فناوري استيونز، مركز جنگ سطحي نيروي دريايي (بخش Carderock) و كارخانه كشتي‌سازي نيروي دريايي آمريكا. اين طرح را دفتر تحقيقاتي نيروي دريايي آمريكا تعريف كرده، موضوع آن دست يافتن به آن عده از خواص مكانيكي و سايشي مي‌باشد كه با استفاده از مواد معمول قابل دست‌يابي نيستند. منظور از مواد معمول، مواد با ساختار ميكروني يا بزرگ‌تر مي‌باشد [1].
نانوساختارها، ساختارهاي بسيار ريزي هستند كه ابعادي كمتر از 100 نانومتر دارند. اين اندازه مي‌تواند اندازه دانه، قطر ذره يا فيبر و يا ضخامت لايه باشد (شکل1). تغييرات عمده در خواص مواد با كوچك شدن اندازه ميكروساختارها به دو علت است: اول اينكه با كوچك شدن اندازه دانه، تعداد اتم‌ها در مرزها يا سطوح به شدت افزايش مي‌يابد. در يك ماده پلي‌كريستال با اندازه دانه 10 نانومتر، %50 از اتم‌ها در مرزهاي دانه حضور دارند كه باعث ايجاد ماده‌اي با خواص بسيار متفاوت از حالت معمول ماده مي‌شود و علت ديگر به اين قاعده مربوط مي‌شود كه بسياري از خواص فيزيكي تحت تأثير يك طول ويژه قرار دارند. وقتي اندازه ماده از اين مقدار كمتر مي‌شود خواص به شدت تغيير مي‌كند. تاكنون به علت ناتواني در توليد يكپارچه مواد با كيفيت بالا، اين تغييرات در خواص و مدهاي خستگي به خوبي
 

شکل 1- مواد نانو‌ساختار موادي با اندازه کمتر ازnm100مي‌باشند.[1]

شناخته نشده بود. اين وضعيت با دستيابي به موفقيت‌هايي در زمينه توليد نانومواد و همچنين يافتن روابط دروني بين خواص در مقياس نانو با ساختار و خواص در مقياس بزرگ به سرعت در حال تغيير است [1].
توليد پوشش‌هاي نانوسراميك
راهبرد گسترش مواد پوششي نانوساختار، بر روي تركيبات پوشش‌هاي فعلي و استفاده از لوازم ته‌نشين‌سازي موجود براي توليد آنها متمركز شده است. تنها با تغيير اندازه ساختار پوشش‌ها، كاربرد آنها بسيار ساده‌تر شده است. يكي از پوشش‌هاي در حال گسترش، يك نانوسراميك با تركيبAl₂O₃-13TiO₂ مي‌باشد. اين پوشش مقاومت سايشي و قدرت اتصالي بالايي از خود نشان مي‌دهد كه در سراميك‌هاي معمول ديده نمي‌شود. در حال حاضر از اين ماده در پوشش دادن سطح كشتي‌ها و زيردريايي‌هاي نيروي دريايي ايالات متحده آمريكا استفاده مي‌شود كه باعث كاهش هزينه‌هاي ناشي از خوردگي و سايش شده است [1و4].
روش پلاسما ـ اسپري كه براي توليد پوشش‌هاي سراميكي استفاده مي‌شود از لحاظ نظري بسيار ساده بوده، ولي در عمل بسيار پيچيده است. يك گاز بي‌اثر از درون

شکل 2- نماي شماتيک دستگاه پلاسما-اسپري [1].

يك منطقه تخليه الكتريكي مي‌گذرد و تا دماي بسيار بالا گرم مي‌شود (معمولاً K10000 تا 20000)، پلاسما كه سريعاً در حال انبساط است با فشار از درون يك نازل كه مقابل سطح مقصد قرار گرفته است با سرعتي بين 1200 تا 1500 متر بر ثانيه به بيرون رانده مي‌شود. ذرات به درون پلاسما پاشيده و در آن گرم شده، شتاب مي‌گيرند. چون پلاسما و ذرات هر دو داغ هستند نياز به گرم كردن سطح، حداقل مي‌باشد.
شماتيكي از يك تفنگ پلاسما در شكل2 آمده است. پيچيدگي، ناشي از تعداد زياد عواملي است كه بايد انتخاب شوند و مي‌توانند روي ساختار و خواص سطح تأثير بگذارند. دما و سرعت پلاسما به نيروي اعمالي بر تفنگ، نوع گاز و شدت جريان گاز مصرفي بستگي دارد. معمولاً دو گاز به كار مي‌رود، يك گاز بي‌اثر مثل هليوم يا آرگون و يك گاز ديگر مثل هيدروژن. عوامل ديگر تأثيرگذار عبارتند از : ساختار ذرات پودر، فاصله تفنگ تا سطح مقصد، محل و زاويه پاشنده‌هاي پودر و نحوه آماده‌سازي سطح مقصد [4].
پلاسما ـ اسپري كردن نانوساختارها با چند پيچيدگي روبه‌روست: اول اينكه نانوذرات نمي‌توانند با پاشش اجزا درون پلاسما پاشيده شوند. اجزاي خيلي كوچك فاقد مومنتوم كافي براي نفوذ به درون پلاسما يا برخورد به سطح مقصد هنگام نزديك شدن پلاسما به سطح مي‌باشند. براي پاشيده شدن، اجزا بايد كنار هم انباشته شوند تا ذراتي به قطر 100-30 ميكرون تشكيل دهند. براي نانوكامپوزيت Al₂O₃-13TiO₂ اين كار از طريق پخش كردن نانوذرات آلومينيوم و تيتانيوم در يك مايع حاوي يك ماده منعقد‌كننده و خشك كردن پاششي انجام مي‌شود. اگر نياز باشد اجزاي ميكروني نيز براي تشكيل مجموعه‌هاي ساختاري در كنارهم قرار مي‌گيرند [2و3].
مشكل ديگر، شكل دادن يك پوشش نانوساختاري روي سطح مقصد است. اين مشكل تا وقتي كه دانه‌هاي ميكروني به حد كافي داغ و حتي تا قسمتي ذوب شده باشند (كه باعث گسترش سريع پوشش روي سطح مقصد مي‌شود)، چندان مهم نيست. سه سازوكار براي توليد و حفظ ميكروساختارهاي در اندازه نانو وجود دارد: پيشگيري از ذوب شدن يا رشد ذره در ورودي (بسيار سخت است)؛ احاطه ذرات با مواد داراي درجه ذوب خيلي بالا كه وقتي تمام اجزاي ديگر ذوب مي‌شوند جامد باقي مي‌ماند و يا شكل دادن يك نانوساختار در هنگام انجماد ماده پاشيده شده حين برخورد با سطح. ساز و كار اخير در كامپوزيت‌هايي كه داراي دو بخش مخلوط نشدني (مثلAl2O3 و TiO2 ) مي‌باشند اتفاق مي‌افتد و علت آن جدايش فاز نيمه‌پايدار جامد در هنگام انجماد سريع در زمان برخورد با سطح مي‌باشد. اين فاز نيمه‌پايدار متشكل از Al2O3 و TiO2 بسيار معيوب مي‌باشد [2].
ميكروساختار و خواص پوشش Al₂O₃-13TiO₂
نانوساختار، شديداً به دماي پلاسما بستگي دارد. اين امر در تضاد كامل با پوشش‌دهي معمول قرار دارد. شكل3 نمودار تغييرات مقاومت در برابر ترك را برحسب عامل (نيروي اعمالي تقسيم بر شدت جريان اوليه گاز) نشان مي‌دهد. اين عامل نسبت مستقيم با دماي پلاسما دارد. مقادير براي هر دو پوشش معمول و نانوساختار نشان داده شده‌اند. يكي از مواردي كه مي‌توان از نمودار استنباط كرد اين است كه مقاومت در برابر رشد ترك در پوشش‌هاي معمولي تقريباً رابطه‌اي با دماي پلاسما ندارد؛ در حالي كه در پوشش‌هاي نانوساختار رابطه‌اي قوي بين مقاومت در برابر رشد ترك و دماي پلاسما ديده مي‌شود [1و2].
علت را مي‌توان با بررسي تاريخچه حرارتي ذرات پاشش شده فهميد. در پلاسما ـ اسپري معمولي Al₂O₃-13TiO₂ منبع تغذيه، شامل ذرات بزرگ به هم‌چسبيده يا به هم فشرده مي‌باشد كه قبل از تراكم كاملاً ذوب شده‌اند. ذوب كامل به علت رسانش گرمايي بالاي ذرات به هم چسبيده و به هم فشرده در بازه دمايي وسيعي اتفاق مي‌افتد. عموماً پوشش داراي ضخامتي بيشتر از يك ميكرون مي‌باشد. وقتي توده‌هاي جوش‌خورده نانوذره‌اي در دماي بالاي مربوطه (شرايطي كه ذوب كامل ايجاد كند) پاشيده مي‌شوند، ساختار نانو تنها شامل ذراتي مي‌باشد كه از خروج فاز نيمه‌پايدار اسپينل از تركيب به وجود مي‌آيند.

شكل3- نمودار تغييرات مقاومت در برابر ترك [2].

تفاوت ميكروذرات فلزي حاصل از به هم چسبيدن و تراكم ذرات با نانوساختارهاي متشكل از هم‌جوشي، در اثر تفاوت در درجه همگني ذرات مذاب ايجاد مي‌شود. به علت زمان كوتاه، مايع حاصل از ذوب ذراتِ به هم چسبيده و فشرده، شامل مناطق با غلظت بالاي آلومينيوم و تيتانيوم خواهد بود. وقتي اين مايع به سرعت منجمد مي‌شود، بزرگي ذرات تشكيل شده بيشتر از مقداري است

شکل 4- نماي مولکولي پوششAl2O3-13TiO2نانوساختار(a)پوشش شامل دو بخش‘F’کاملا ذوب شده و‘P’ذوب ناقص مي‌باشد؛(b)نماي بزرگ بخش‘P’؛ (c)نماي ذرات کوچکAl2O3در بخش‘P’؛(d)نماي ذرات درشت‌ترAl2O3در بخش [2] ‘P’.

كه براي مايع همگن انتظار مي‌رود [1].
اگر پلاسما ـ اسپري در دمايي پايين‌تر از دماي لازم براي ذوب كامل انجام شود، ذوب كمي ايجاد مي‌شود و ساختار پوشش شامل ذرات غيرهمساني خواهد بود كه باعث كاهش در رشد ذرات مي‌شوند. بازه دمايي حد وسط باعث ذوب ناقص ذرات هم‌جوش و ايجاد مناطقي از اجزاي ميكروني (ناشي از اجزاي ذوب نشده پس از رشد ذرات) مي‌شود كه به وسيله نانوذرات ناشي از مواد كاملاً ذوب شده احاطه شده‌اند (شکل 4). اين حالت در شكل5 نيز نشان داده شده است. اين ساختار دو قسمتي بهترين خواص را دارد و از ساختار نانواندازه همگن بهتر عمل مي‌كند [1].
خواص پوشش Al₂O₃-13TiO₂ نانوساختار
عاملي كه براي قضاوت درباره پوشش ضدسايش استفاده مي‌شود، شدت سايش مي‌باشد. شدت سايش با كشيدن وسيله‌اي مخصوص بر روي سطح و اندازه‌گيري مقدار وزن از دست رفته سطح، اندازه‌گيري مي‌شود. براي بسياري از پوشش‌ها مخصوصاً پوشش‌هاي ترد مثل سراميك‌ها، اين عامل ممكن است گمراه‌كننده باشد [4].
معيار شدت سايش در پوشش‌هاي امروزي استفاده نمي‌شود. پوشش‌هاي ترد معمولاً با ساييده شدن از بين نمي‌روند؛ بلكه در اثر ترك خوردگي و ورقه ورقه شدن آسيب مي‌بينند. در نتيجه مقاومت پيوند (چسبندگي به سطح مقصد) و مقاومت در برابر شكست (توانايي تحمل فشار يا كرنش اعمالي)، حداقل به اندازه مقاومت در برابر سايش اهميت دارند. اين خصوصيات در پوشش نانوسراميك به شكل ناباورانه‌اي عالي مي‌باشند [4].

شکل 5- تاثير نحوه ذوب ذرات بر ساختمان پوشش نانو‌ساختار [2].

قدرت چسبندگي پوشش نانوسراميك حدوداً دو برابر انواع پوشش‌هاي معمولي است. مقاومت در برابر شكست پوشش نانوساختار Al₂O₃-13TiO₂ بسيار فوق‌العاده است، چنان كه در شكل6 نشان داده شده است. اين شكل يك آزمايش فنجان را نشان مي‌دهد كه در آن يك كوپنِ پوشش داده شده با فشار به داخل يك توپ فولادي وارد مي‌شود كه اين عمل باعث تغيير شكل كوپن مي‌شود. در پوشش معمولي، ترك‌هايي كه در سراميك‌ها معمول است ديده مي‌شود. پوشش نانوساختاري به همراه سطح تغيير شكل مي‌دهد و هيچ ترك ماكروسكوپي در آن ديده نمي‌شود. يك ضربه چكش كه مي‌تواند سطح را تغييرشكل دهد قادر به ايجاد شكست در پوشش نانوساختار نمي‌باشد. اين مقاومت در برابر شكست بالا، باعث افزايش مقاومت سايشي پوشش نانوساختار مي‌شود كه دو تا چهار برابر بيشتر از پوشش‌هاي معمولي مي‌باشد [1و4].
مزيت ديگر افزايش مقاومت در برابر شكست پوشش، افزايش صافي‌پذيري مي‌باشد. تقريباً تمام پوشش‌هاي سراميكي پس از پاشش به سطح بايد پوليش‌زده شده و صاف شوند. زمان لازم براي عمليات پوليش‌زني و صاف‌كاري در پوشش‌هاي سراميكي نانوساختار تقريباً نصف زمان لازم براي پوشش‌هاي سراميكي معمولي است. چون عمليات پوليش‌زني و صاف‌كاري 40 درصد از قيمت تمام شده پوشش را شامل مي‌شود، كاربرد پوشش‌هاي نانوساختار كم‌هزينه‌تر خواهد بود [1].
نوع عملكرد پوشش‌هاي معمولي و نانوساختار زماني قابل فهم‌تر مي‌شود كه رشد ترك در اين مواد به درستي بررسي شود. در پوشش‌هاي معمولي ترك‌ها در هنگام رشد، مسير مرز دانه‌ها را طي مي‌كنند كه مرز بين مواد تشكيل‌ شده از هر قطره پاشيده شده را نشان مي‌دهند(شكل7). فلش‌ها در اين شكل مرز دانه‌ها را نشان مي‌دهند. يك ترك نيز ديده مي‌شود كه مسير مرز دانه‌ ديگري را دنبال كرده است. در كامپوزيت نانوسراميك، ترك مرز دانه‌ها را دنبال نمي‌كند؛ بلكه در ماده نانوساختار تشكيل شده به هنگام انجماد پخش مي‌شود تا به قسمت داراي ذرات بزرگ‌تر كه از ذرات نيمه ذوب شده تشكيل شده‌اند برسد. در اينجا ترك‌ها در كنار سطوح داراي سطح زبر متوقف شده، يا بازتابيده مي‌شوند. در شكل8 به وضوح ديده مي‌شود (با تعقيب فلش‌ها) كه ترك‌ها در كنار سطوح بزرگ تشكيل شده از ذرات ذوب نشده، متوقف شده‌اند.

شکل 6 - نتايج آزمايش فنجان در پوششAl2O3-13TiO2معمولي(a)ونانوساختار(b)[1]

هر كرنش ايجاد شده در پوشش نانوساختار باعث به وجود آمدن ترك‌هاي ميكروني مي‌شود، ولي اين ترك‌ها قبل از رشد كردن يا رسيدن به ترك‌هاي ديگر متوقف مي‌شوند. در نتيجه محصول ما يك ماده سراميكي است كه مي‌تواند بسيار بيشتر از سراميك‌هاي ترد معمول تغييرشكل دهد [1].

شکل 7- نحوه رشد ترک در پوشش‌ معمولي[1]

كاربردها
كاربرد پوشش‌هاي نانوساختار Al₂O₃-13TiO₂ براساس خواص آنها طبقه‌بندي مي‌شود. ساده‌ترين كاربرد‌، جايگزيني پوشش‌هاي سراميكي معمول با پوشش‌هاي نانوساختار مي‌باشد. در اين موارد، نتيجه به دست آمده، طول عمر و قابليت اطمينان بيشتر است. حالت دوم، جايگزيني به جاي پوشش‌هاي كروم سخت مي‌باشد. مزاياي اين حالت نيز عبارتند از قيمت تمام شده كمتر، حذف مواد سمي خطرناك و در برخي موارد بهبود عملكرد [1].
سطوح فلزي كه براي دوره‌هاي زماني طولاني در تماس با آب دريا قرار دارند، رسوبات كربنات كلسيم را تشكيل مي‌دهند. سطوح داراي رسوبات كلسيمي مي‌توانند پس از بي‌مصرف شدن به محيط زيست آسيب بزنند. پوشش‌هاي عايق الكتريكي چنين رسوباتي از خود نشان نمي‌دهند. علاوه بر اين سراميك‌ها خاصيت تحريك خوردگي از خود نشان نمي‌دهند. اين خاصيت در هنگام تماس دو فلز غيرهمسان با يك رساناي الكتريكي مانند آب دريا رخ مي‌دهد. با وجود اين مزايا، پوشش‌هاي سراميكي معمول را نمي‌توان بر روي سطوح فلزي به كار

شکل 8- نحوه رشد ترک در پوشش‌Al2O3-13TiO2نانوساختار[1]

برد؛ زيرا چسبندگي و استحكام لازم را ندارند. سراميك‌هاي نانوساختار اين محدوديت را ندارند. هم‌اكنون پوشش‌هاي نانوساختار Al₂O₃-13TiO₂ در زيردريايي‌ها براي پوشش دادن به اجزاي تيتانيومي جهت جلوگيري از تحريك خوردگي اجزاي فولادي در تماس به كار مي‌روند [1].
پوشش‌هاي نانوساختار Al₂O₃-13TiO₂ همچنين داراي تلورانس كرنش براي پوشش دادن به سطوح با سايش بالا در شفت‌ها مي‌باشند. ايجاد توانايي در يك ماده جديد براي كاربردهاي نظامي روندي تقريباً پيچيده است. اين روند براي پوشش‌ نانوساختار Al₂O₃-13TiO₂ بسيار ساده مي‌باشد، زيرا داراي تركيبي مشابه پوشش‌هاي معمول است و نيازمند وسايل و مراحل مشابهي مي‌باشد.
كاربردهاي زيادي در كشتي‌ها و زيردريايي‌ها در حال گسترش مي‌باشد. پتانسيل زيادي براي كاربرد نانوسراميك‌ها در كشتي‌ها، هواپيماها و خودروها وجود دارد كه مي‌تواند باعث صرفه‌جويي زيادي در قيمت‌هاي تمام‌شده شود. مثالي براي اين كاربردها ارائه مي‌شود:
قطعه نشان داده شده در شكل (9) يك چرخ‌دنده ساده از يك دستگاه تهويه مطبوع است كه در كشتي‌ها به كار مي‌رود. سطوح پوشش داده شده قطعه با فلش نشان داده شده‌اند. در حال حاضر چرخ دنده پس از شش سال تعويض مي‌شود. با كاربرد پوشش‌هاي تازه،مي‌توان به جاي تعويض چرخ دنده‌ها آنها را تعمير كرد. براي تعمير منطقه آسيب ديده صاف شده، با Al₂O₃-13TiO₂

شکل 9- چرخ‌ دنده مورد استفاده در دستگاه تهويه مطبوع 80 تني (سطوح پوشش داده شده با فلش نشان داده شده‌اند).[1]

نانوساختار تعويض مي‌شود. تنها با اين كاربرد، مبلغ 500 هزار دلار در يك سال و 13 ميليون دلار طي عمر سي‌ساله كشتي صرفه‌جويي مي‌شود. با در نظر گرفتن تعداد زيادي از ديگر كاربردها، مانند پمپ‌ها، شيرها، موتورهاي الكتريكي، موتورهاي ديزل، بلبرينگ‌ها و محورها، رقم قابل ملاحظه‌اي صرفه‌جويي خواهد شد. بسياري از اين قطعات مخصوص كاربردهاي نظامي نيستند. پوشش‌ها هم‌اكنون در حال يافتن كاربردهاي گسترده اقتصادي هستند [1و4].
زماني كه ذرات سراميكي نانوساختار و فيلم‌هاي نازك استفاده گسترده يابند،Al₂O₃-13TiO₂ نانوساختاري، اولين نانو سراميكي خواهد بود كه مصارف اقتصادي مي‌يابد. ديگر مواد پوششي نانوساختار نيز در دست تحقيق هستند و اميد مي‌رود كه به زودي در دسترس قرار گيرند. اين مواد شامل كربورهاي ملاط‌شده، مانند كبالت ـ كاربيد تنگستن (WC-CO) و ديگر سراميك‌ها، مانند اكسيد كروم و زيركونيم تثبيت‌شده با ايتريوم مي‌باشد. تمام اين پوشش‌ها دامنه كاربرد زيادي يافته‌اند. با توليد انبوه اين محصولات قيمت تمام شده نيز مقرون به صرفه خواهد بود [1و3].
بحث و نتيجه‌گيري
در اين مقاله خلاصه‌اي از روش توليد پوشش نانوسراميكي Al₂O₃-13TiO₂ ارائه شده و نتايج زير به دست مي‌آيد:
   1ـ مقاومت اين نانوسراميك در برابر سايش بسيار خوب بوده، استفاده از آن را براي پوشش‌دهي مناسب مي‌سازد؛
   2ـ پوشش جديد داراي مقاومت در برابر شكست و چسبندگي بسيار بهتري نسبت به انواع معمول مي‌باشد؛
   3ـ خواص تغييرشكل‌پذيري اين پوشش نانوسراميكي بسيار مناسب بوده و مي‌تواند تا حد زيادي بدون بروز شكست به همراه سطح تغييرشكل دهد، تا حدي كه مي‌تواند در برابر ضربه‌اي كه قدرت شكستن قطعه اصلي را دارد مقاومت كند؛
   4ـ به علت خواص مناسبي كه پوشش نانوسراميكي Al₂O₃-13TiO₂ از خود نشان مي‌دهد، به خوبي مي‌توان از آن براي پوشش‌دهي سطوح خارجي كشتي‌ها و زيردريايي‌ها استفاده کرد. ضمناً کاربرد اين پوشش جديد در قطعات و لوازمي مثل چرخ دنده‌ها، پمپ‌ها، شيرها، موتورهاي الکتريکي، موتورهاي ديزل، بلبرينگ‌ها و محورها مي‌تواند باعث کارکرد بهتر، عمر طولاني‌تر و قيمت ارزان‌تر (با لحاظ هزينه نگهداري) در اين قطعات و لوازم شود

 چینی دندان(Dental Porcelain)
اصطلاح پرسلان به خانوادهاي از مواد سراميكي اشاره دارد كه در درجه حرارت هاي بالا پخته مي شود.يك ونيراستتيك پرسلان (لامينيت ونير)لايه اي از پرسلان است كه به سطح دندان تراش خورده ،باند مي شود و نماي بد دندان را مي پوشاند. ونيرهاي پرسلاني در لابراتورهاي دندانپزشكي ساخته مي شود. در ابتدا ونيرهاي پرسلاني از پرسلان فلدسپاتيك ساخته شده و ‏sinter‏ مي شد. اخيرا اغلب ونيرهاي پرسلاني با ‏heat pressing‏ ساخته شده و از ‏leucite-reinforced‏ يا ‏lithium-dislicate‏ براي ساختشان استفاده مي شود. براي بدست آوردن چسبندگي كافي ،ميناي دندان را با اسيد فسفريك و سطح باندينگ پرسلان را با اسيد هيدروفلوريك اچ مي كند. كامپوزيت رزيني كه به طور اختصاصي جهت باند شدن به سراميك فرمول بندي مي شود، به عنوان ادهزيو به كار مي رود. ‏
اينله ها و آنله هاي سراميكي، جانشيني براي كامپوزيت رزين هاي خلفي مي باشد و مقاومت سايشي بهتري نسبت به كامپوزيت رزين هاي خلفي دارد ‏‎;‎‏ بنابراين دوام آنها بيشتر است. اينله يك فلز، چيني يا پلاستيك ترميمي است كه براي يك حفره تعبيه شده در دندان، ساخته مي شود و به آن سيمان مي شود. آنله يك نوع ترميم ريختگي است كه تمامي سطوح اكلوزال(سطح جونده دندان هاي خلفي) يك دندان را مي پوشاند. ‏

طبقه بندي پرسلان هاي دنداني
پرسلان هاي دنداني بر اساس درجه حرارت ذوب يا ‏fusion‏ به چهار دسته زير طبقه بندي مي شود: ( جدول 1 )‏

‎1300 درجه حرارت ذوب
‎
High fusing
‎1101-1300 درجه حرارت ذوب
‎
Medium fusing
‎850-1100درجه حرارت ذوب
Low fusing

‎?‎‏850>‏
Ultra-low fusing

پرسلان هاي ‏Medium fusing ‎‏ و‏‎ High fusing‎درساخت دندان هاي دنچرو پرسلان هاي ‏Ultra-low fusing‏ و‏‎ Low fusing‎‏ در ساخت كراون ها و بريج استفاده مي شود.‏‎ ‎نوع ‏ultra-low‏ داراي ضريب انقباض كمي مطابق با ضريب انقباض فلزات است و به دليل داشتن نقطه ذوب پائين ريسك بوجود آمدن اكسيد فلزي را كاهش مي دهد. در پرسلان هاي با نقطه ذوب بالا، شبكه اصلي مركب از فلدسپارهاي طبيعي است كه با 15% كوارتز آزاد تقويت شده است. براي تهيه پرسلان با نقطه ذوب پائين يا متوسط، مي توان فلاكس هاي اكسيد بور(‏B2O3‎‏)‏‎ ‎‏ يا اكسيد ليتيوم (‏LiO2‎‏)‏‎ ‎‏ را به عناصر موجود در فلدسپات طبيعي اضافه كرد. ‏ 

تركيبات پرسلان دنداني
سراميك هاي دنداني ابتدا در اواخر سال 1700 در دندانپزشكي به كار مي‌رفت. در اوايل سال 1900 پرسلان هاي ژاكت كراون گسترش يافت كه شامل پرسلان هاي فلدسپاتيك يا آلومينوس بود كه بر روي فويل پلاتيني نازك پخته مي شد. به دليل اختلاف زياد ضريب انبساط حرارتي آلياژهاي فريم ورك1 و سراميك هاي ونير كننده كه در اثر سرد شدن منجر به شكست مي شد، پرسلان هاي فلدسپاتيك حاوي لوسايت گسترش يافت. اين ابداع به مواد سراميكي اجازه داد تا به فرم ورك فلزي باند شود. سراميك هاي تقويت شده با آلومينا بعدا جهت بهبود خواص مكانيكي معرفي شد. در20 سال گذشته مواد و تكنيك هاي جديدي براي ساخت تكنيك هاي تمام سراميكي شناخته شده اند كه شامل مواد تمام سراميك‏‎ ‎‏ ‏slip cast , heat pressed machined,‎‏ است.‏
‏ در سال 1838‏‎,‎‏ ‏Elias Wildman‏ اولين پرسلان دنداني با شفافيتي مطابق با دندان طبيعي ساخت. ابتدائي ترين پرسلان هاي دنداني تركيبي از كائولين،كوارتز و فلدسپار بود(شكل1).‏
كائولين،سيليكات آلومينيوم هيدراته شده(‏Al2O3.2SiO2.2H2O‏)است كه بعنوان يك باندر2، عمل مي كند. وجود حتي مقدار كمي از كائولين منجر به عدم شفافيت مي شود لذا پرسلان هاي دنداني اوليه از شفافيت كافي بر خوردار نبود‎;‎‏ بنابراين كائولين از پرسلان هاي دنداني حذف شد.‏
كوارتزمستحكم ترين جزء در طول پروسه ‏firing‏ است كه بدون تغيير باقي مي ماند و تشكيل يك فاز كريستالي مي دهد‏‎;‎‏ اين فاز ميان فاز شيشه اي ناشي از ذوب فلدسپار پراكنده شده است.
فلدسپار تركيبي از پتاسيم-آلومينو سيليكات(‏K2O.Al2O3.6SiO2‎‏) و سديم-آلومينوسيليكات (‏Na2O.Al2O3.6SiO2‎‏) مي باشد. نسبت بين پوتاش ‏K2O)‎‏) و سودا‏‎( Na2O)‎‏ حائز اهميت است به طوريكه بر روي ويژگي هاي فلدسپار تاثيرگذار است. سودا منجر به كاهش دماي فيوژن و پوتاش ويسكوزيته شيشه گداخته‎3‎‏ را ،افزايش مي دهد. درجه حرارت فيوژن فلدسپار?1125-1170 مي باشد. در طول پروسه ‏firing‏ ،هميشه احتمال ايجاد جريان هاي ‏pyroplastic‏ افراطي كه منجر به گرد شدن لبه ها و در نتيجه تغيير شكل ظاهري دندان مي شود، وجود دارد. به همين دليل انتخاب مقدار صحيحي از پوتاش به منظور جلوگيري از اين مسئله حائز اهميت است. ‏

خواص پرسلان هاي دنداني
خواص پرسلان هاي دنداني به تركيب، رنگ، ساختمان ميكروسكوپي و تجمع نقايص آن بستگي دارد. نقص در پرسلان ها به دليل وجود ترك هاي سطحي يا درطي فرآيند ساخت ايجاد مي شود. نقايص ساخت طي مراحل توليد ايجاد شده و شامل ناخالصي هايي است كه درمرحله متراكم سازي ايجاد شده است. وجود ميكروترك ها و ترك هاي سطحي در اثر سرد كردن پرسلان نيز مي تواند به دليل اختلاف انقباض حرارتي كريستال هاي لوسايت و فاز گلاسي باشد، يا در صورتيكه پرسلان خيلي سريع سرد شود به دليل شوك حرارتي باشد(شكل2).‏
جور بودن رنگ يك مسئله حياتي در جايگزين كردن دندان هاي طبيعي است. رنگ پودرهاي پرسلان دنداني كه به صورت تجاري از قبل مخلوط شده است داراي محدوده زرد تا زرد-قرمز مي باشد. به دليل اينكه محدوده رنگ  دندان هاي طبيعي بسيار بيشتر از محدوده موجود در كيت پرسلان از قبل مخلوط شده است، از پرسلان هاي تغيير دهنده جهت تعديل رنگ استفاده مي شود. اين ماديفايرها پرسلان هاي بسيار پيگمانته بوده و معمولا به رنگ هاي آبي، زرد، صورتي، نارنجي،قهوه اي و خاكستري تهيه مي شوند. خاصيت بحراني ديگر پرسلان هاي دنداني ترانسلوسنسي4 آن ها مي باشد. ترانسلوسنسي پرسلان هاي اپك، دنتين و انامل متفاوت است. پرسلان هاي اپك ترانسلوسنسي بسيار كمي دارند كه به آن ها اجازه مي دهد كه سطح ساختمان فلزي زيرين را بپوشاند. ترانسلوسنسي پرسلان دنتين محدوده اي بين 18-38% مي باشد. پرسلان هاي انامل داراي بيشترين مقدار ترانسلوسنسي در محدوده اي بين45-50% است. ترانسلوسنسي مواد پرسلان هاي تمام سراميك با ماهيت فاز كريستالين آن ها تغيير مي كند.
‏

پرسلان هاي سراميك-فلز
پرسلان هاي سراميك-فلز قدرت و دقت فلز ريختگي را همراه با زيبايي پرسلان دارا مي باشد.از زمانيكه پرسلان هاي سراميك-فلز در دندانپزشكي شناخته شد تاكنون اسامي زيادي به آن نسبت داده شده است:


‏Ceramic crown
Porcelain veneer crown (PVC)
Porcelain fused to metal (PFM)
Porcelain fused to gold (PFG)


‎و هماكنون اصطلاح سراميك-فلز و مخفف آنMCR‏ منطقي ترين نام براي اين پرسلان ها به نظر مي رسد.
پرسلان هاي سراميك-فلز از يك فلز ريختگي يا كوپينگ‎5‎‏ كه بر روي دندان تراش خورده قرار مي گيرد و لايه اي  كه روي فلز را مي پوشاند، تشكيل شده است (شكل3). كوپينگ فلزي توسط سه لايه پرسلان پوشيده مي شود:‏
‏1-لايه اپك(‏Opaque Shade‏) : لايه زيرين پرسلان بوده كه روي فلز را مي پوشاند و نقش مهمي در اتصال بين فلز و پرسلان ايفاء مي كند.
2-عاج(‏Dentine‏): قسمت عمده پرسلان را تشكيل مي دهد و رنگ ودرجه رنگ را مشخص مي كند.
3-انامل(‏Enamel‏): ترانسلوسنسي پرسلان را موجب مي شود.‏

پرسلاني كه براي پوشاندن فلزات بكار مي رود بايد خواص ويژه اي داشته باشد. به منظور جلوگيري از نيروهاي كششي نامطلوب در سطح پرسلان به هنگام سرد شدن، بايد ضريب انبساط حرارتي آن كمي كمتر از ضريب انبساط حرارتي ساختار فلزي باشد (6-10*5/14 به ازاي هر درجه سانتي گراد براي فلز).
از نظر تركيبات سازنده، پرسلان سراميك-فلز مشابه پرسلان فلدسپاتي است. البته تركيبات قليايي و مقدار اكسيدهاي اضافي موجود در آن با پرسلان فلدسپاتي اندكي متفاوت است. درصد اكسيدهاي سديم و پتاسيم اين انواع بيش از پرسلان هاي عادي مي باشد تا ميزان انبساط حرارتي پرسلان افزايش يافته و با انبساط حرارتي فريم ورك فلزي سازگاري بيشتري پيدا كند و از پيشرفت ترك جلوگيري شود. بعضي از انواع پرسلان هاي سراميك-فلز حاوي لوسايت است كه بعنوان فاز كريستالين عمل مي كند. بدليل انبساط بسيار زياد لوسايت، كريستالي شدن آن در پرسلان موجب تطبيق ضريب انبساط حرارت سراميك با آلياژهاي طلا مي شود. با افزودن مقداري ‏K2O‏ در پرسلان، فاز لوسايت در كل توده پرسلان ايجاد مي شود كه تمايل آنرا به كريستالي شدن افزايش مي دهد. ‏
پرسلان اپك كه مستقيما بر روي فريم ورك افزوده مي شود، تقريبا شبيه مخلوط فلاكس هاي شيشه فلدسپاتيك سديم-پتاسيم است و داراي تركيبات زير مي باشد:‏

‏(جدول 2) تركيبات پرسلان اپك‏

‎48.00-59.00‎
SiO2‎
silica
‏20.00-16.30
Al2O3‎
alumina
‏10.30-8.40
K2O
potash
‏7.00-5.70
Na2O
Soda
‏1.45-1.20
CaO
Calcium oxide
‏1.45-1.20
B2O3‎
Boric Oxide
‏3.30-2.70
TiO2‎
Titania
‏5.25-4.30
SnO2‎
Tin Oxide
‏1.50-1.20
ZnO2‎
Zinc Oxide
trace
Fe2O3‎
Ferric Oxide
trace
F2‎
Fluorine

پرسلان اپك را از مواد حاجب نور (‏opacifier‏) اشباع مي كند تا رنگ لايه فلزي را پوشانده و در ضمن حداقل ضخامت ممكن را داشته باشد. اپك هاي مدرن كه به صورت رنگ روي فلز زده مي شود، مي تواند حتي در ضخامت هاي بسيار كم ‏‎100µm‎‏  نيز رنگ فلز را كاملا بپوشاند. شايان توجه است كه اين مواد به شدت نور را منعكس كرده و چون رنگ و خاصيت بازتابي آن ها بر رنگ پرسلان انامل موثر است، مي تواند موجب بروز مشكلاتي شود.‏
پرسلان هاي عاج و انامل كه روي اپك پودرگذاري مي شود از شيشه هاي فلدسپاتي ساخته مي شود و تركيبات آنها به صورت زير است:
(جدول 3) تركيبات پرسلان هاي دنتين و انامل‏

 

‏66.2-59.2
SiO2‎
silica
‏18.9-14.5
Al2O3‎
alumina
‏12.3-9.5
K2O
potash
‏9.7-4.7
Na2O
Soda
‏2.10-0.4
CaO
Calcium oxide
‏0.29-0.25
TiO2‎
Titania
‏5.25-4.30
SnO2‎
Tin Oxide
‏0.055-0.045
Fe2O3‎
Ferric Oxide
‏0.50-0.20‏
F2‎
Fluorine

نكته قابل توجه اين است كه اكسيدهاي بور و ليتيوم به عنوان فلاكس در پرسلان انامل بكار نرفته است. ‏
تركيبات فوق به دقت با يكديگر مخلوط شده و جهت پخت تا ?1200 در كوره حرارت داده مي شود. به طور كلي در اثر حرارت ناشي از پخت، سراميك هاي دنداني از دو فاز تشكيل مي شود:
1- فاز شيشه اي يا گلاسي(‏vitreous‏) ناشي از متلاشي شدن فلدسپار در دماي بالا
2- فاز كريستالين كه از لوسايت(‏K2O.Al2O3.4SiO2‎‏)‏‎  ‎تشكيل مي شود.
فاز گلاسي در بر گيرنده فاز كريستالي است. افزايش ميزان فاز گلاسي منجر به افزايش ترنسلوسنسي يا به عبارتي شفافيت پرسلان دنداني مي شود ولي در عوض مقاومت به پيشرفت ترك را كاهش مي دهد. لذا جهت بهبود خواص مكانيكي سراميك دنداني، ميزان فاز كريستالي را افزايش مي دهد. موادي كه در پرسلان هاي دنداني تمام سراميك به كار مي روند بيش از 90% حجمي، حاوي فاز كريستالين است.
مخلوط فاز كريستالين و گلاسي را خيلي سريع در آب فرو مي برد(‏quench‏ كردن). اين امر موجب خرد شدن و ايجاد ذرات كوچك مي شود. ماده محصول تحت عنوان ‏frit‏ شناخته شده و به پروسه انجام شده ‏fritting‏ گفته مي شود. جهت مشابهت با دندان هاي طبيعي، در اين مرحله رنگدانه هايي به صورت اكسيد هاي افزودني فلز نيز اضافه مي شود. براي مثال اكسيدهاي آهن بعنوان رنگ قهوه اي،اكسيد مس بعنوان رنگ سبز،اكسيد تيتانيوم بعنوان رنگ زرد-قهوه اي،اكسيد كبالت بعنوان رنگ آبي.
جهت تهيه يك پرسلان سراميك-فلز ازتكنيك هاي زيادي استفاده مي شود:
‏Compaction-1‎
براي ايجاد يك پرسلان قوي با حداقل انقباض، متراكم كردن ذرات داراي اهميت زيادي است. در اين روش پودر پرسلان با آب و باندر تركيب شده و توليد يك ماده خميري مانند مي كند. از اين خمير يك قالب الاستومريك گرفته مي شود ‏‎;‎‏ جهت جداسازي آسان پرسلان از قالب، آن را با ورقه هاي نازك پلاتين مي پوشاند.‏
‏ روش هاي زيادي جهت متراكم كردن ذرات وجود دارد از جمله: ‏‎ ,spatulation ,brush application .vibrating‏ ‏
در روش ‏spatulation‏ پرسلان مرطوب را با يك كارتك صاف مي كند تا آب اضافي به سطح آمده و با يك دستمال آن را جذب مي كند. در روش ‏brush application‏ جذب آب توسط پودر پرسلان خشك بر اساس جذب موئينه انجام مي شود‏‎;‎‏ به اين صورت كه پودر خشك با يك قلم مو در ناحيه اي از پرسلان مرطوب بكار مي رود و هنگاميكه آب به سمت ناحيه خشك كشيده شد، ذرات مرطوب به سمت يكديگر كشيده مي شود. در روش ‏vibrating‏ مخلوط پرسلان مرطوب به آساني ويبره مي شود تا ذرات با يكديگر ته نشين شوند‎;‎‏ سپس آب اضافي با يك ماده جاذب گرفته مي شود.‏
‏2-‏Sintering
زينترينگ روندي است كه منجر به اتصال ذرات پرسلان در درجه حرارت بالا مي شود تا يك توده پيوسته را تشكيل دهد( شكل4). بدليل هدايت حرارتي ضعيف پرسلان، لايه هاي خارجي سريعتر از لايه هاي داخلي تر زينتر شده و به اصطلاح ‏overfuse‏ مي شوند‏‎;‎‏ لذا از حرارت هاي خيلي سريع بايد پرهيز كرد.‏
در طي روند زينترينگ حضور حباب هاي گاز و هوا در پرسلان هاي ‏air-fire‏ شده موجب ايجاد تخلخل و تاثير نامطلوب بر روي استحكام و خواص نوري پرسلان مي شود. جهت به حداقل رساندن اين مسئله از تكنيك ‏vacuum-firing‏ استفاده مي شود. در اين روش پرسلان سراميك-فلز تحت خلاء ‏fire‏ مي شود. به اين صورت كه فشار داخل كوره تا 0.1‏Atm ‎‏ ‏‎ ‎پائين آورده شده و درجه حرارت تا درجه حرارت پخت بالا برده مي شود ‏‎;‎‏ سپس خلاء آزاد شده و فشار كوره به 1‏Atm ‎‏ باز گردانده مي شود.‏
‏3-‏Glazing
با وجود همه تلاش ها در مرحله زينترينگ وجود مقداري تخلخل در پرسلان پخته شده طبيعي است‎;‎‏ كه در مواردي حتي در سطح پرسلان نيز ديده مي شود. اين تخلخل ها اجازه ورود به باكتري ها و مايعات دهاني را داده كه مي تواند منجر به توليد پلاك ها شود. براي جلوگيري از اين امر، يك لايه نازك شيشه اي در طي عمليات ‏glazing‏ بر روي سطح پرسلان كشيده مي شود. درجه حرارت و زمان ‏glazing‏ بسته به نوع حرارت متفاوت است.
‏
پرسلان هاي تمام سراميك
پرسلان هاي تمام سراميك از لحاظ زيبايي، رنگ و ترانسلوسنسي با دندان هاي طبيعي قابل مقايسه است. اولين كراون هاي تمام سراميك ‏porcelain jacket crown‏ ها بود كه بر روي يك ماتريكس از جنس پلاتين ساخته مي شد. عيب اصلي پرسلان هاي اوليه پائين بودن قدرت آن ها بود. به همين دليل از آن ها بيشتر در دندان هاي قدامي كه استرس كمتري را تحمل مي كند استفاده مي شد. جهت افزايش قدرت پرسلان هاي تمام سراميك از دو نوع سراميك جهت ساخت آن ها استفاده شد. بدين صورت كه ‏Core‏ توسط يك سراميك با قدرت بالا ساخته شده و سپس توسط سراميك ديگري با قدرت كمتر ولي زيبايي بيشتر پوشيده مي شد. اين تكنيك تا حد زيادي شبيه به تكنيك ساخت پرسلان هاي سراميك-فلزبود. روش ديگر استفاده از سراميكي بود كه تركيبي از قدرت و زيبايي را شامل مي شد. ‏High-strength ceramic core‏ براي اولين بار در سال 1965 توسط ‏Mclean‏ معرفي شد كه به جاي  استفاده ازپرسلان فلدسپاتيك از پرسلان تقويت شده با آلومينا استفاده شده بود و تقريبا 40 درصد قوي تر از پرسلان هاي فلدسپاتيك بود. در حال حاضر قويترين پرسلان هاي تمام سراميك ‏In-ceram‏ ها مي باشد كه تقريبا 4 برابر قويتر از ‏alumina core‏ هاي اوليه است. به همين دليل از آن ها در محل هاي ‏high-stress‏ استفاده مي شود. در برخي كارخانجات براي بالا بردن قدرت پرسلان خود از سراميك هاي شيشه اي استفاده مي شود. مارك تجاري ‏Dicor‏  يكي از اين سيستم ها مي باشد. پرسلان ‏Dicor‏ پس از ‏casting‏ شفاف بوده و در يك پروسه يازده ساعته بسيار دقيق و حساس قرار مي گيرد تا كريستال هاي ميكا(‏Mica‏ )  رشد كرده و قدرت پرسلان را افزايش دهد. از سراميك هاي شيشه اي مي توان به ‏Dicor-MGC‏ كه در سيستم هاي ‏CAD-CAM‏ بكار برده مي شود نيز اشاره كرد. ساير كارخانجات براي تقويت پرسلان از ‏Leucite‏  استفاده مي شود. ‏Leucite‏  در پرسلان هاي سراميك-فلز براي افزايش ضريب انبساط حرارتي سراميك بكار برده مي شود. سيستم هايي كه به طور شايع در آنها از كريستال هاي ‏Leucite‏ براي تقويت پرسلان استفاده مي شود عبارتند از:‏
Optec HSP
Cerinate
IPS-Empress‏
بر حسب تكنيك بكارگيري شده جهت ساخت پرسلان هاي تمام سراميك، مواد تمام سراميك استفاده شده در ساخت اين نوع پرسلان ها را مي توان به شكل زيردسته بندي كرد:
1-مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده
2- مواد تمام سراميك حرارت داده شده تحت فشاريا‏heat pressing‏
3- مواد تمام سراميكslip cast‏
‏
مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده
دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده عبارتند از:
1- پرسلان فلدسپاتيك تقويت شده با لوسايت‏
‏2- سراميك با بيس آلومينا(شكل5)‏
لوسايت به عنوان يك فاز تقويت كننده عمل مي كند و موجب افزايش استحكام خمشي و فشاري در پرسلان مي شود. مقدار زياد لوسايت در ماده به ضريب انبساط حرارتي بيشتر آن كمك مي كند. بعلاوه عدم انطباق زياد انبساط حرارتي بين لوسايت و فاز گلاسي موجب گسترش استرس و ايجاد ترك مي شود.‏
آلومينا داراي مدول الاستيسيته بالايي(350‏Gpa‏) مي باشد. لذا پراكندگي آن در ماتريكس گلاسي با ضريب انبساط حرارتي مشابه موجب استحكام قابل ملاحظه ‏core‏ مي شود. اين افزايش استحكام بدليل باند عالي بين فاز گلاس و آلومينا مي باشد. پرسلان هاي ‏alumina core‏ اوليه داراي 40-60 % آلومينا بود. در اين پرسلان ها ‏Core ‎‏ بر روي فويل پلاتيني پخته شده و سپس با ‏match-expantion‏ پرسلان ونير مي شد ولي امروزه مستقيما بر روي ‏refractory die‏ پخته مي شود.
‏
مواد تمام سراميك حرارت داده شده تحت فشارياheat pressing
در روش ‏heat pressing‏ از فشار خارجي براي پخت پرسلان در درجه حرارت هاي بالا استفاده مي شود. به اين ترتيب از تشكيل تخلخل هاي بزرگ جلوگيري شده كه اين امر منجر به بهبود خواص مكانيكي و دانسيته بالاي پرسلان مي شود(شكل6). دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏heat pressing‏ شده عبارتند از:‏
‏1- سراميك هاي با بيس لوسايت(شكل7)‏
‏2- سراميك هاي با بيس ليتيوم-دي سيليكات(شكل8)‏
مواد حاوي ليتيوم-دي سيليكات (‏Li2Si2O5‎‏) به عنوان فاز كريستالين اصلي است و مزيت عمده آن ها استحكام خمشي(350‏Mpa‏) بالاي آن ها است كه محدوده كاربرد آن ها را گسترده تر كرده است.
‏
مواد تمام سراميكslip cast
اين روش شامل كندانس كردن6 ‏slip‏ پرسلان آبي بر روي ‏refractory die‏ مي باشد. تخلخل ‏refractory die‏ به وسيله جذب آب از ‏slip‏ در اثر عمل موئينگي به تراكم كمك مي كند. پرسلان در درجه حرارت بالا بر روي ‏refractory die‏ پخته مي شود و سپس در داخل ‏core‏ متخلخل ‏fire‏ شده گلاس، فيلتر مي شود. به اين ترتيب كه گلاس ذوب شده در درجه حرارت بالا بر اثر عمل موئينگي به داخل تخلخل ها كشيده مي شود. مزيت اصلي اين نوع سراميك ها استحكام بالاي آن ها است واز جمله معايب آن زمان ساخت طولاني آن ها مي باشد. دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏slip cast‏ شده عبارتند از:‏
‏1- سراميك هاي با بيس آلومينا
2- سراميك هاي با بيس اسپاينل و زير كونيا
استحكام خمشي ماده آلوميناي ‏slip cast‏ شده در حدود 450‏Mpa‏ مي باشد. محتواي آلوميناي ‏slip‏ بيش از 90% بوده و سايز ذرات آن بين 0.5-3.5‏‎µm ‎‏ مي باشد.  ‏

تقويت كردن پرسلان هاي سراميكي
يكي از راه هاي جلوگيري از شكست پرسلان، بكارگيري پروسه هاي تقويتي است:‏


Ion exchange
Thermal tempering
Prevention of stress-corrosion
Ion exchange


در اين روش يك پوسته فشرده به روي سراميك تشكيل مي شود كه از گسترش ترك جلوگيري مي كند. در فلز گلاسي يون هاي كوچكتر جاي خود را به يون هاي بزرگتر داده و به اين ترتيب  يك لايه فشرده تشكيل مي شود. در اين روش معمولا از ‏bath‏ هاي نمك نيترات مذاب استفاده مي شود. سراميك به درون ‏bath‏ نمك مذاب در درجه حرارتي پائين تر از دماي شيشه اي شدن(‏transition temperature‏) ريخته مي شود. در اين درجه حرارت شيشه هنوز سخت است. اگرچه حرارت براي حركت سريع يون ها كافي است ولي تنها يون قليايي مي تواند فاصله لازم را طي كند. نمك مذاب بايد به گونه اي انتخاب شود كه در حاليكه يون هاي بزرگ جانشين يون هاي كوچك مي شود، كاتيون هاي كوچك به درون ‏bath‏ نفوذ كند. در پرسلان هاي فلدسپاتيك يون هاي پتاسيم از ‏KNO3 bath‎‏ جايگزين يون هاي سديم مي شود. بدليل اشغال فضاي بيشتر يون هاي پتاسيم نسبت به يون هاي سديم، شبكه سيليكاتي به يكديگر فشرده شده و يك لايه متراكم تشكيل مي شود. با اين روش قدرت پرسلان فلدسپاتيك حدود 4% افزايش مي يابد.‏

Thermal tempering


در اين روش شيشه به سرعت سرد مي شود و در سطح شيشه ايجاد يك لايه فشرده و متراكم مي كند.


‏
Prevention of stress-corrosion


در يك محيط مرطوب قدرت سراميك كاهش مي يابد. اين كاهش قدرت به دليل واكنش شيميايي است كه بين سراميك و آب رخ داده و باعث افزايش اندازه ترك مي شود. اين پديده ‏stress corrosion‏ يا ‏static fatigue‏ نام دارد. گزارش مي شود كه مقاومت سراميك در برابر شكستگي در آب تا حدود 30% كاهش مي يابد. يرخي از سيستم هاي سراميكي مانند ‏Renaissance‏ فويل فلزي دارند كه از نفوذ رطوبت به سطح داخلي و در نتيجه از شكست جلوگيري مي كند.
‏

پانوشت:‏

‎1-framework
2-binder   ‎
‎3-molten glass ‎
‎4-translucency
5-couping
6-condensing


           منبع:

مجله مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی

http://www.iranbmemag.com/fa/issue/page.asp

 

کمیسیون انجمن های علمی کشور: http://www.isacmsrt.ir انجمن سرامیک آمریکا: http://www.ceramic.org انجمن سرامیک اروپا: http://www.ecers.org انجمن سرامیک چین: http://www.ceramsoc.com/english/english.htm انجمن سرامیک ژاپن: http://www.e-yakimono.net/html انجمن سرامیک استرالیا: http://www.austceram.com انجمن سرامیک ایتالیا: http://www.icers.it/eng فدراسیون بین المللی سرامیک: http://www.ceramic.or.jp/icf پایگاه اطلاعاتی علمی جهاد دانشگاهی: http://www.sid.ir انجمن علمی پژوهشهای مواد: http://www.metamicgroup.com انجمن علمی موادپرانرژی ایران: http://www.isaem.org ستاد ویژه توسعه فناوری نانو: http://www.nano.ir پژوهشگاه مواد و انرژی: http://www.merc.ac.ir انجمن تولیدکنندگان کاشی و سرمیک ایران: http://www.irancerps.ir شورای عالی علوم، تحقیقات و فناوری: http://www.atf.gov.ir شورای انجمن های علمی ایران: http://www.cisa.ir انجمن مواد بیولوژی: http://www.biomaterials.org انجمن نانو فناوری ایران: http://www.nanosociety.ir انجمن مهندسین متالورژی ایران: http://www.imes.ir انجمن آهن و فولاد ایران: http://loc2.issiran.com انجمن خوردگی ایران: http://www.ica.ir انجمن ریخته گری ایران: http://www.irfs.ir انجمن مهندسی شیمی ایران: http://www.che.ir انجمن مهندسی معدن ایران: http://www.Irsme.com انجمن مهندسی راه و ساختمان ایران: http://www.isce-ir.com اتحادیه انجمنهای مهندسی و علم مواد: http://www.matsef.org

تولید رنگدانه های سبز دوستدار طبیعت برای صنعت سرامیک

پژوهشگران پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ به کمک امواج مایکروویو موفق به تهیه نانوساختارهای سبز رنگ برای صنعت سرامیک شدند که سمی نبوده و خواص ضد خوردگی مطلوبی نیز دارد.به گزارش خبرگزاری مهر، دکتر سوسن رسولی از محققان این طرح تحقیقاتی هدف از اجرای این پژوهش را تولید رنگدانه نانوساختار ذکر کرد و گفت: این رنگدانه ها می توانند جایگزین رنگدانه های سبز بر پایه ترکیبات کروم شوند همچنین دارای خواص ضد خوردگی مطلوبی هم باشد.
وی با اشاره به معایب رنگدانه های موجود در بخش صنعت افزود: رنگدانه های سبز مورد مصرف در صنعت سرامیک بر پایه ترکیبات کروم به ویژه اکسید کروم هستند که مشکلات زیست محیطی زیادی را در پی دارد. این مواد، جز ترکیبات سمی و خطرناک محسوب می شوند و پسماندها و محصولات آنها محیط زیست را آلوده می کند. از این رو پیدا کردن جایگزین های مناسب برای این رنگدانه ها اهمیت فراوانی دارد.
مدیر گروه نانومواد و نانوفناوری پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ، با بیان اینکه رنگدانه های سبز تولید شده در این پژوهشگاه از روش "دوپ" کردن کبالت در ساختار اکسید روی تهیه شده است، ادامه داد: سنتز این رنگدانه با استفاده از امواج ماکروویو از نوآوریهای این پژوهش نسبت به پژوهشهای قبلی است، به طوریکه استفاده از این امواج علاوه بر کاهش چشمگیر زمان واکنش به کمتر از یک دقیقه موجب تولید محصولی بسیار خالص با رنگ سبز مطلوبی شده است.
رسولی با بیان این مطلب که اندازه نانو کریستالها در حدود 38 تا 61 نانومتر است، گفت: شکل ذرات نیز می تواند از حالت میله ای به کروی تغییر ‌کند ضمن آنکه دارای خواص ضد خوردگی نیز هستند.

قابل توجه کارگران کارخانجات کاشی و سرامیک

وبلاگ کوی مشایخ ما زیر مجموعه شبکه مجازی میبد ما

یکی از مواد اولیه لازم جهت تهیه بدنه کاشی و سرامیک سیلیس می باشد.گرد و غبار ناشی از سایش این ماده و همینطور گرد و غبار ناشی از خاگ کاشی (گرانول) در کارخانجات مضر و کشنده می باشد.

جهت مطالعه این مطلب به آدرس زیر مراجعه فرمایید:
http://www.mashayekhema.blogfa.com/post-196.aspx

اسامی کارخانجات کاشی و سرامیک میبد

کیمیا سرام - احسان - آریا - رباط - مجتمع کاشی میبد - نگین- مریم - باستان - ارچین -  گلچین - نارین - خیام - نازسرام - ستاره - یاقوت - نفیس - ارگ  - نو آوران  - یاس سرام  - صدرا سرام -درسا سرام -آتوسا - پارسیان و ۰۰۰ 

سرامیک :

کلمه سرامیک از Clay  یا خاک رس گرفته شده است که در لاتین به آن Kerames گفته می شود . این واژه در اثر کثرت استعمال به سرامیک تبدیل شده است .

اطلاعات اولیه :

سرامیک ها معمولا به استثنای فلزات و آلیاژهای فلزی و مواد آلی ، شامل تمام مواد مهندسی می شوند که از نظر شیمیایی جزو مواد معدنی هستند و بعد از قرار گرفتن در دمای بسیار بالا ، شکل اولیه خود را حفظ کرده و مقاوم تر می شوند . ظروف سفالی ، چینی و چینی های بهداشتی و غیره ، جزو این گروه می باشند .

تاریخچه :

آشنایی انسان با مواد سرامیکی و استفاده از آنها ، قدمتی به طول تاریخ دارد . سفالینه های کشف شده در مناطق باستانی دنیا نشان می دهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگی کار با آن و پخت و مقاوم سازی آن آشنا بوده است . اما امروزه سرامیک ، کاربردهای بسیار فراتر از ظروف سفالی یا چینی دارد و در صنعت و تکنولوژی ، استفاده های فراوانی از آن می شود .

مواد اولیه سرامیک :

سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود . خاک رس ، همان سیلکاتهای آلومینیوم هیدارته است که به صورت کانی مختلفی یافت می شوند .

دید کلی :

از زمانی که انسان غارنشینی را به قصد یافتن مکان زیست بهتر ، پشت سر گذاشت ، با مصالح ساختمانی سرو کار پیدا کرده بود . بدیهی است که این مواد از نوع موجود در طبیعت بود ، مانند پوست برای بنا کردن خیمه و یا گل و سنگ برای تهیه مسکن دائمی . بعدها بشر آموخت که از قطعات چوب و تخته و میخ و پیچ برای استحکام بنا استفاده کند و موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان را برای اتصال محکم تر قطعات سنگ و یا چوب به یک دیگر بکار می رود ، ولی خاک رس مهمترین ماده اولیه تهیه بسیاری از مصالح ساختمانی است . خاک رس به صورت ناخالصی در تهیه کوزه ، گلدان های گلی ، ظروف سفالی ، اشیاء و لوله های سفالی ، سرامیک ، سیمان و به صورت خالص ، در تهیه ظروف چینی و . . . مصرف می شود .

تعریف :

از نظر واژه : سرامیک به کلیه جامدات غیره آلی و غیره فلزی گفته می شود .

از نظر ساختار شیمیایی : کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست می آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیره قابل حل در حلال ها و تقریبا گداز ناپذیر می باشند ، سرامیک نامیده می شوند .

نقش اجزای سه گانه در سرامیک :

خاک رس : موجب نرمی و انعطاف و تشکیل و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است . ذرات بلوری سرامیک می شود .

ماسه : قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل بلوری سرامیک را کاهش می دهد .

فلدسپار : در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه ای و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است .

خواص سرامیک ها :

خواص سرامیک ها بسته به نوع و درجه خلوص هریک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده های موجود در محیط ، تفییر می کند .

سرامیک های ویژه

مقره های برق :

که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3  و Zr2O3 استفاده می شود .

سرامیک های مغناظیسی :

در این نوع سرامیک از اکسیدها آهن استفاده می شود . مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است .

سرامیک های شیشه ای :

وقتی شیشه معمولی پس از تهیه در دمای بالایی قرار گیرد ، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل می شود و خاصیت شکنندگی آن کم می گردد و بر خلاف شیشه های معمولی دیگر ، ایجاد یا پیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی باشد ، یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمی کنند . از این سرامیک ها برای تهیه ظروف که آشپزخانه یا ظروفی که برای دادن حرارت لازم باشند ، استفاده می شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می نامند .

لعابها و انواع آنها :

لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را بر می گیرند . لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب ( Pbo ) است . این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق در آورند . آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه ور کرده و پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک با دیگر حرارت می دهند . در این صورت وسیله مورد نظر پر ارزش تر و نوشته و طرح روی آن بادوام تر می شود .

لعاب ها در انواع مختلف وجود دارد :

1 – لعاب بی رنگ : این لعاب که برای پوشش سطح چینی های بدلی ظریف بکار می رود ، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می شود .

2 – لعاب رنگی : برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2o ) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن ( FeO ) و برای رنگ سبز از اکسید کروم ( cr2O3 ) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای ارغوانی از کاسبوس استفاده می شود .

3 – لعاب کدر : این نوع لعاب که پوشش چینی های بدلی معمولی بکار می رود و از مخلوط pb3O3 / SiO2 /PbO SnO2 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می شود . که آن را پس از ذوب کردن ، سردکردن ، در آب به صورت حمام شبر در می آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه ور می کنند .

ظروف لعابی :

ظروف لعابی در واقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب می پوشانند . البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب و یا اینکه تحت ضربه قرار داد ، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می ریزند .

انواع چینی :

چینی ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می شوند و به دو دسته چینی ها اصل یا سخت و چینی های بدلی تقسیم می شوند .

چینی های اصل :

·        چینی ظرف : که می توان آن را نوعی شیشه کدر دانست ، مانند ظرف چینی معرف به سور . از ویژگیی های این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می گیرد .

·        چینی سیلیسی : این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است ، در کشور فرانسه ، ژاپن و چین تهیه می شود . مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است .

·        چینی آلومینیوم دار : این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه می شود و دارای CaO / SiO2 / Al2O3 است .

چینی های بدلی :

خمیر این نوع چینی ها ترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی های ظریف است . در نتیجه سختی آنها از چینی های اصل کمتر است . از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند . این نوع چینی ها خود به دو دسته تقسیم می شوند :

·        بدل چینی های معمولی که خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشاننده می شود .

·        بدل چینی های ظریف که خمیر آنها مانند خمیر چینی بی رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست . معمولا سطح این نوع چینی ها را از لعاب بی رنگ ورنی مانند و شفا می پوشانند تا ظاهری مانند اصل پیدا کنند .

طبقه بندی کانی های رس

کانی سیلیکاتی دو لایه ای

کائولینیت : بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در در کائولینیت نشان می دهد . لایه اول شامل واحد های 2 – Si2O5 چهار وجهی است و لایه دوم از واحد های هشت وجهی 2 – Al2(OH) تشکیل شده است . از اتصال دو لایه ، یک لایه یک واحد بوجود مآید که تکرار آن ، لایه کائولینیت را می سازد .

هالوی سیت : کانی دیگر ، هالوی سیت است که در مقایسه با کائولیت کاربرد کمتری دارد

کانی های سیلیکاتی سه لایه ای :   

مونت موری لونیت : مونت موری لونیت دارای سه لایه ، دو لایه به صورت چهار وجهی های سیلیکاتی و لایه وسط به صورت گروه های هیدروکسی آلومینات است . به علت توانایی گیر انداختن سیستمهای مولکولی مختلف ، اغلب به عنوان کاتالیست مصرف دارند .

ایلیت : ساختمان ایلیت ، تقریبا شبیه مونت موری لونیت می باشد و چون همیشه همراه با مخلوط کانی های دیگر است فرمول دقیقی نمی توان برای آن در نظر گرفت .

ترکیبات ثانوی خاک ر س و تاثیر آن بر سرامیک ها :

ترکیبات ثانوی ، شامل ترکیبات آهن ، ماسه ، کربنات کلسیم و منیزیم ، میکا و مواد آلی است که مقادیر آنها در انواع خاک رس متغیر می باشد . ترکیبا ت آهن موجود در خاک رس مثل پیریتها و هیدرو کسیدها آهن و . . . باعث پایین آمدن نقطه ذوب و تغییر رنگ سرامیک قبل از پختن به زرد متمایل به قهوه ای و بعد از پختن به صورتی متمایل به قرمز تیره می شوند . باعث کم شدن حالت پلاستیته و کاهش قدرت چسبند گی می شود .

کربناتها کلسیم و منیزم به عنوان ناخالصی باعث آسیب دیده گی محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزایش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانیکی و خواص نسوزی محصول می شوند . نمک های سو لفات و کربنات و کلرید های فلزات قلیایی خاک رس و وانادیوم ، قابل حل در خاکهای رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس می شوند . ترکیبات وانادیوم لکه های زرد متمایل به سبز ، روی محصول ایجاد می کنند . ترکیبات آلی موجود در خاک رس ، باعث ایجاد رنگ خاکستری می شوند .

انواع سیلیکا :

دی اکسید سیلیکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد . دی اکسید سیلکون در حالت سنگ به صورت کوارتز یافت می شود که در این حالت کمیاب است . به علت خالص بودن بهترین نوع سیلیکا برای مصرف در سرامیک است . نوع گرانول در صنعت سرامیک سازی خیلی رایج می باشد . این نوع سیلیکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه بندی کرده ، می شویند . نوع پودر سیلیکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سرامیک چندان مصرف ندارد .

نقش فلدسپار در سرامیک سازی :

فلدسپارها خاصیت سیال کنندگی دارند و امروز نیز از این ترکیبات در صنعت سرامیک استفاده می کنند . نقش این ترکیبات در سرامیک سازی ، ایجاد فاز شیشه ای در توده اولیه است .

انواع فلدسپار در سرامیک :

فلدسپار پتاسیم 6SiO2 و Al2O3 و KO

فلدسپار سدیم 6SiO2 و Al2O3 و Na2O

فلدسپار کلسیم 6SiO2 و Al2O3 و CaO

از بین این ها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است ، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می روند ، مخلوطی از فلدسپار های مختلف هستند .

HADI KASAEI

برچسب‌ها: سرامیک, ساختار شیمیای, سرامیک های شیشه ای, لعاب ها, کانی سیلیکاتی دو لایه ای

شیشه :

شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد . در درجه حرارت های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند . اما با کاهش دما ، گرانروی آن به طور غیر عادی افزایش می یابد و باعث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است ، قرار گیرند . به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است ، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست .

شیشه جسمی سخت است که سختی آن حدود 8 است و همه اجسام بجز الماسه ها را خط می اندازد . وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار ترد و شکنده است . شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود ، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می سازند.  فقط اسید فلوئوریدریک ( HF ) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می کند .

تاریخچه :

شیشه گری یکی از قدیمیترین حرفه های است که که بشر به آن اشتغال داشته است . مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف بدست آمده از حفاری های مصر قدمت 5000 ساله دارد . رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته بودند . رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است ، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفت .

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت تاریخی دارد . و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد .

ترکیبات سازنده شیشه

اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید ، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند . مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ( sio2 ) دی اکسید بور ( B2O3 ) ، پنتا اکسید فسفر ( P2O5 ) که از هر کدام به تنهایی می توان شیشه تهیه نمود .

گداز آورها :

کربنات سدیم ( Na2CO3 ) ، کربنات پتاسیم ( K2CO3 ) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم ( Na2Sio3 “ K2SIO3 ) که حاصل ترکیب سیلیس با گداز آورها می باشند ، در آبحل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می

کنند . به همین می شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی نماید .

تثبیت کننده ها :

برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم ، باید اکسید های دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم ، روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ثابت کننده می گویند .

تصفیه کننده ها :

موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می شوند و بر دو نوعند :

1 – فیزیکی : سلفات سدیم ( Naso4)  ، کلرات سدیم . ( Naclo3 ) با ایجاد حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند .

2 – شیمیایی : املاح آرسینک و آنتموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند .

تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می شد . حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند ، اشاره می کنیم .  

افزودنی ها :

1 – استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم ( گداز آور ) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می کند .

2 – استفاده از نیترات سدیم NaNO3 برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ( ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود . )

3 – استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی شفاف تر شدن شیشه می شود .

4 – استفاده از اکسید سرب PbO و PH3O4 به جای Cao برای ساختن شیشه های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشنده گی شیشه می شوند .

5 – برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می کنند .

6 – استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود .

7 – برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد ، ترکیباتی از فسفات به آن می افزایند .

8 – استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .

9 – استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .

10 – اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند ، در زیر ذکر می گردد

1 – ترکیبات 1 : ( اکسید سیلیسیم ( sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم ( Nao2 ) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 12 تا 7 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند – Mno – Fe2O3 sio3 – Tip2 – AL2O3  

2 – ترکیبات 2 : اکسید سیلیسیم ( Sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور ( B2O3 ) و اکسید پتاسیم ( K2O ) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن ( Fe2O3 ) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی sio2  هر کدام 0.3 درصد .

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می گردد .  

انواع شیشه وکاربرد های آنها :

شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد . در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیری و بالاخره در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دو جداره ، سکوریت و . . . وجود دارد .

شیشه رنگی :

به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد .

1 – با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می ]ید . رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد .

2 – شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می کنند تا دو روی آن رنگی شود . شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاها و ساختمانهای صنعتی بکار می روند .

شیشه ضد آتش ( پیرکس ) :

همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند ، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می رود و سیلیس آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاقها استفاده می نمایند .

شیشه مسطح :

این نوع را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیشترین برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها

آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد ، استفاده می نمایند .

شیشه دو جداره ( مضاعف ) :

این شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درز ها آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده ای مانند سیلیکاژل ، پر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می شود . این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل ها و بیمارستانها بکار می رود .

شیشه سکوریت :

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد می شود . این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه ( حدود 3 الی 5 برابر ) در مقابل ضربه و نیز شوکها حرارتی می گردد . این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند . از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درها شیشه ای و پنجره ها جانبی اتومبیل ها استفاده می گردد .

شیشه نشکن :

این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که بوسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می شوند . همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می شوند . وقتی که این شیشه ها می شکنند ، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می گردد .

از جمله کاربردها این شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت می فروشند استفاده می گردد . ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند . 

شیشه ضد گلوله :

از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می سازند . در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد .

شیشه انعکاسی ( بازتابنده ) :

در این شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشاننده می شود . این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشنده گی نور موثر هستند . اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم ، شیشه کاملا شفاف خواهد بود . شبها پدیده مذکور برعکس است . یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است .

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش خورشید را بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می شود .

سرامیک :

کلمه سرامیک از Clay  یا خاک رس گرفته شده است که در لاتین به آن Kerames گفته می شود . این واژه در اثر کثرت استعمال به سرامیک تبدیل شده است .

اطلاعات اولیه :

سرامیک ها معمولا به استثنای فلزات و آلیاژهای فلزی و مواد آلی ، شامل تمام مواد مهندسی می شوند که از نظر شیمیایی جزو مواد معدنی هستند و بعد از قرار گرفتن در دمای بسیار بالا ، شکل اولیه خود را حفظ کرده و مقاوم تر می شوند . ظروف سفالی ، چینی و چینی های بهداشتی و غیره ، جزو این گروه می باشند .

تاریخچه :

آشنایی انسان با مواد سرامیکی و استفاده از آنها ، قدمتی به طول تاریخ دارد . سفالینه های کشف شده در مناطق باستانی دنیا نشان می دهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگی کار با آن و پخت و مقاوم سازی آن آشنا بوده است . اما امروزه سرامیک ، کاربردهای بسیار فراتر از ظروف سفالی یا چینی دارد و در صنعت و تکنولوژی ، استفاده های فراوانی از آن می شود .

مواد اولیه سرامیک :

سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود . خاک رس ، همان سیلکاتهای آلومینیوم هیدارته است که به صورت کانی مختلفی یافت می شوند .

دید کلی :

از زمانی که انسان غارنشینی را به قصد یافتن مکان زیست بهتر ، پشت سر گذاشت ، با مصالح ساختمانی سرو کار پیدا کرده بود . بدیهی است که این مواد از نوع موجود در طبیعت بود ، مانند پوست برای بنا کردن خیمه و یا گل و سنگ برای تهیه مسکن دائمی . بعدها بشر آموخت که از قطعات چوب و تخته و میخ و پیچ برای استحکام بنا استفاده کند و موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان را برای اتصال محکم تر قطعات سنگ و یا چوب به یک دیگر بکار می رود ، ولی خاک رس مهمترین ماده اولیه تهیه بسیاری از مصالح ساختمانی است . خاک رس به صورت ناخالصی در تهیه کوزه ، گلدان های گلی ، ظروف سفالی ، اشیاء و لوله های سفالی ، سرامیک ، سیمان و به صورت خالص ، در تهیه ظروف چینی و . . . مصرف می شود .

تعریف :

از نظر واژه : سرامیک به کلیه جامدات غیره آلی و غیره فلزی گفته می شود .

از نظر ساختار شیمیایی : کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست می آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیره قابل حل در حلال ها و تقریبا گداز ناپذیر می باشند ، سرامیک نامیده می شوند .

نقش اجزای سه گانه در سرامیک :

خاک رس : موجب نرمی و انعطاف و تشکیل و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است . ذرات بلوری سرامیک می شود .

ماسه : قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل بلوری سرامیک را کاهش می دهد .

فلدسپار : در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه ای و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است .

خواص سرامیک ها :

خواص سرامیک ها بسته به نوع و درجه خلوص هریک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده های موجود در محیط ، تفییر می کند .

سرامیک های ویژه

مقره های برق :

که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3  و Zr2O3 استفاده می شود .

سرامیک های مغناظیسی :

در این نوع سرامیک از اکسیدها آهن استفاده می شود . مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است .

سرامیک های شیشه ای :

وقتی شیشه معمولی پس از تهیه در دمای بالایی قرار گیرد ، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل می شود و خاصیت شکنندگی آن کم می گردد و بر خلاف شیشه های معمولی دیگر ، ایجاد یا پیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی باشد ، یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمی کنند . از این سرامیک ها برای تهیه ظروف که آشپزخانه یا ظروفی که برای دادن حرارت لازم باشند ، استفاده می شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می نامند .

لعابها و انواع آنها :

لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را بر می گیرند . لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب ( Pbo ) است . این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق در آورند . آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه ور کرده و پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک با دیگر حرارت می دهند . در این صورت وسیله مورد نظر پر ارزش تر و نوشته و طرح روی آن بادوام تر می شود .

لعاب ها در انواع مختلف وجود دارد :

1 – لعاب بی رنگ : این لعاب که برای پوشش سطح چینی های بدلی ظریف بکار می رود ، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می شود .

2 – لعاب رنگی : برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2o ) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن ( FeO ) و برای رنگ سبز از اکسید کروم ( cr2O3 ) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای ارغوانی از کاسبوس استفاده می شود .

3 – لعاب کدر : این نوع لعاب که پوشش چینی های بدلی معمولی بکار می رود و از مخلوط pb3O3 / SiO2 /PbO SnO2 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می شود . که آن را پس از ذوب کردن ، سردکردن ، در آب به صورت حمام شبر در می آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه ور می کنند .

ظروف لعابی :

ظروف لعابی در واقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب می پوشانند . البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب و یا اینکه تحت ضربه قرار داد ، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می ریزند .

انواع چینی :

چینی ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می شوند و به دو دسته چینی ها اصل یا سخت و چینی های بدلی تقسیم می شوند .

چینی های اصل :

·        چینی ظرف : که می توان آن را نوعی شیشه کدر دانست ، مانند ظرف چینی معرف به سور . از ویژگیی های این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می گیرد .

·        چینی سیلیسی : این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است ، در کشور فرانسه ، ژاپن و چین تهیه می شود . مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است .

·        چینی آلومینیوم دار : این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه می شود و دارای CaO / SiO2 / Al2O3 است .

چینی های بدلی :

خمیر این نوع چینی ها ترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی های ظریف است . در نتیجه سختی آنها از چینی های اصل کمتر است . از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند . این نوع چینی ها خود به دو دسته تقسیم می شوند :

·        بدل چینی های معمولی که خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشاننده می شود .

·        بدل چینی های ظریف که خمیر آنها مانند خمیر چینی بی رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست . معمولا سطح این نوع چینی ها را از لعاب بی رنگ ورنی مانند و شفا می پوشانند تا ظاهری مانند اصل پیدا کنند .

طبقه بندی کانی های رس

کانی سیلیکاتی دو لایه ای

کائولینیت : بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در در کائولینیت نشان می دهد . لایه اول شامل واحد های 2 – Si2O5 چهار وجهی است و لایه دوم از واحد های هشت وجهی 2 – Al2(OH) تشکیل شده است . از اتصال دو لایه ، یک لایه یک واحد بوجود مآید که تکرار آن ، لایه کائولینیت را می سازد .

هالوی سیت : کانی دیگر ، هالوی سیت است که در مقایسه با کائولیت کاربرد کمتری دارد

کانی های سیلیکاتی سه لایه ای :   

مونت موری لونیت : مونت موری لونیت دارای سه لایه ، دو لایه به صورت چهار وجهی های سیلیکاتی و لایه وسط به صورت گروه های هیدروکسی آلومینات است . به علت توانایی گیر انداختن سیستمهای مولکولی مختلف ، اغلب به عنوان کاتالیست مصرف دارند .

ایلیت : ساختمان ایلیت ، تقریبا شبیه مونت موری لونیت می باشد و چون همیشه همراه با مخلوط کانی های دیگر است فرمول دقیقی نمی توان برای آن در نظر گرفت .

ترکیبات ثانوی خاک ر س و تاثیر آن بر سرامیک ها :

ترکیبات ثانوی ، شامل ترکیبات آهن ، ماسه ، کربنات کلسیم و منیزیم ، میکا و مواد آلی است که مقادیر آنها در انواع خاک رس متغیر می باشد . ترکیبا ت آهن موجود در خاک رس مثل پیریتها و هیدرو کسیدها آهن و . . . باعث پایین آمدن نقطه ذوب و تغییر رنگ سرامیک قبل از پختن به زرد متمایل به قهوه ای و بعد از پختن به صورتی متمایل به قرمز تیره می شوند . باعث کم شدن حالت پلاستیته و کاهش قدرت چسبند گی می شود .

کربناتها کلسیم و منیزم به عنوان ناخالصی باعث آسیب دیده گی محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزایش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانیکی و خواص نسوزی محصول می شوند . نمک های سو لفات و کربنات و کلرید های فلزات قلیایی خاک رس و وانادیوم ، قابل حل در خاکهای رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس می شوند . ترکیبات وانادیوم لکه های زرد متمایل به سبز ، روی محصول ایجاد می کنند . ترکیبات آلی موجود در خاک رس ، باعث ایجاد رنگ خاکستری می شوند .

انواع سیلیکا :

دی اکسید سیلیکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد . دی اکسید سیلکون در حالت سنگ به صورت کوارتز یافت می شود که در این حالت کمیاب است . به علت خالص بودن بهترین نوع سیلیکا برای مصرف در سرامیک است . نوع گرانول در صنعت سرامیک سازی خیلی رایج می باشد . این نوع سیلیکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه بندی کرده ، می شویند . نوع پودر سیلیکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سرامیک چندان مصرف ندارد .

نقش فلدسپار در سرامیک سازی :

فلدسپارها خاصیت سیال کنندگی دارند و امروز نیز از این ترکیبات در صنعت سرامیک استفاده می کنند . نقش این ترکیبات در سرامیک سازی ، ایجاد فاز شیشه ای در توده اولیه است .

انواع فلدسپار در سرامیک :

فلدسپار پتاسیم 6SiO2 و Al2O3 و KO

فلدسپار سدیم 6SiO2 و Al2O3 و Na2O

فلدسپار کلسیم 6SiO2 و Al2O3 و CaO

از بین این ها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است ، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می روند ، مخلوطی از فلدسپار های مختلف هستند .

HADI KASAEI

برچسب‌ها: سرامیک, ساختار شیمیای, سرامیک های شیشه ای, لعاب ها, کانی سیلیکاتی دو لایه ای

شیشه :

شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد . در درجه حرارت های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند . اما با کاهش دما ، گرانروی آن به طور غیر عادی افزایش می یابد و باعث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است ، قرار گیرند . به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است ، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست .

شیشه جسمی سخت است که سختی آن حدود 8 است و همه اجسام بجز الماسه ها را خط می اندازد . وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار ترد و شکنده است . شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود ، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می سازند.  فقط اسید فلوئوریدریک ( HF ) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می کند .

تاریخچه :

شیشه گری یکی از قدیمیترین حرفه های است که که بشر به آن اشتغال داشته است . مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف بدست آمده از حفاری های مصر قدمت 5000 ساله دارد . رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته بودند . رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است ، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفت .

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت تاریخی دارد . و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد .

ترکیبات سازنده شیشه

اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید ، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند . مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ( sio2 ) دی اکسید بور ( B2O3 ) ، پنتا اکسید فسفر ( P2O5 ) که از هر کدام به تنهایی می توان شیشه تهیه نمود .

گداز آورها :

کربنات سدیم ( Na2CO3 ) ، کربنات پتاسیم ( K2CO3 ) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم ( Na2Sio3 “ K2SIO3 ) که حاصل ترکیب سیلیس با گداز آورها می باشند ، در آبحل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می

کنند . به همین می شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی نماید .

تثبیت کننده ها :

برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم ، باید اکسید های دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم ، روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ثابت کننده می گویند .

تصفیه کننده ها :

موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می شوند و بر دو نوعند :

1 – فیزیکی : سلفات سدیم ( Naso4)  ، کلرات سدیم . ( Naclo3 ) با ایجاد حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند .

2 – شیمیایی : املاح آرسینک و آنتموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند .

تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می شد . حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند ، اشاره می کنیم .  

افزودنی ها :

1 – استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم ( گداز آور ) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می کند .

2 – استفاده از نیترات سدیم NaNO3 برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ( ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود . )

3 – استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی شفاف تر شدن شیشه می شود .

4 – استفاده از اکسید سرب PbO و PH3O4 به جای Cao برای ساختن شیشه های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشنده گی شیشه می شوند .

5 – برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می کنند .

6 – استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود .

7 – برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد ، ترکیباتی از فسفات به آن می افزایند .

8 – استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .

9 – استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .

10 – اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند ، در زیر ذکر می گردد

1 – ترکیبات 1 : ( اکسید سیلیسیم ( sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم ( Nao2 ) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 12 تا 7 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند – Mno – Fe2O3 sio3 – Tip2 – AL2O3  

2 – ترکیبات 2 : اکسید سیلیسیم ( Sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور ( B2O3 ) و اکسید پتاسیم ( K2O ) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن ( Fe2O3 ) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی sio2  هر کدام 0.3 درصد .

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می گردد .  

انواع شیشه وکاربرد های آنها :

شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد . در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیری و بالاخره در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دو جداره ، سکوریت و . . . وجود دارد .

شیشه رنگی :

به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد .

1 – با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می ]ید . رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد .

2 – شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می کنند تا دو روی آن رنگی شود . شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاها و ساختمانهای صنعتی بکار می روند .

شیشه ضد آتش ( پیرکس ) :

همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند ، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می رود و سیلیس آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاقها استفاده می نمایند .

شیشه مسطح :

این نوع را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیشترین برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها

آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد ، استفاده می نمایند .

شیشه دو جداره ( مضاعف ) :

این شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درز ها آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده ای مانند سیلیکاژل ، پر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می شود . این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل ها و بیمارستانها بکار می رود .

شیشه سکوریت :

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد می شود . این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه ( حدود 3 الی 5 برابر ) در مقابل ضربه و نیز شوکها حرارتی می گردد . این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند . از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درها شیشه ای و پنجره ها جانبی اتومبیل ها استفاده می گردد .

شیشه نشکن :

این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که بوسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می شوند . همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می شوند . وقتی که این شیشه ها می شکنند ، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می گردد .

از جمله کاربردها این شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت می فروشند استفاده می گردد . ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند . 

شیشه ضد گلوله :

از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می سازند . در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد .

شیشه انعکاسی ( بازتابنده ) :

در این شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشاننده می شود . این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشنده گی نور موثر هستند . اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم ، شیشه کاملا شفاف خواهد بود . شبها پدیده مذکور برعکس است . یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است .

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش خورشید را بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می شود .

راهنماي خريد كاشي و سراميك براي بازسازي منزل
گول لعاب كاشي‌هاي چيني را نخوريد

داشتن خانه ای با فضایی آرام و دلنشین دغدغه همیشگی همه اعضای خانه و شاید بیش از همه، خانم خانه بوده و هست. یکی از مواردي که می‌تواند به جذاب کردن محیط خانه شما کمک کند کاشی‌ها و سرامیک‌های خوش رنگ و لعابی هستند که با طراحی‌های دلپذیر و زیبا زینت‌بخش خانه‌های امروز ما شده‌اند.

سری زدیم به بورس فروشگاه‌های کاشی و سرامیک در خیابان شیراز و گپی زدیم با فروشندگان کاشی و سرامیک تا بتوانیم در نهایت با پیشنهادهایی کاربردی فضایی دوست‌داشتنی و چشم‌نواز را برای منازل شما به ارمغان بیاوریم. اما پیش از آنکه به این موضوع بپردازیم باید بدانید که ایران یکی از بزرگ‌ترین تولید‌کننده‌های کاشی وسرامیک در جهان وششمین صادرکننده جهانی این محصول به حساب می‌آید. کاشی و سرامیک در ایران قدمت زیادی دارد و آثار باستانی کشف شده نشان دهنده مهارت و هنر ناب ایرانیان در این صنعت است، هر چند که این روزها محصولات متنوعی از کشورهای اسپانیا، ایتالیا، ترکیه و چین در بازار كاشي و سراميك ایران به فروش می‌رسد. در دو بازار عمده‌فروشی این محصولات که یکی در شرق تهران (خیابان بنی‌هاشم) و دیگری در مرکز پایتخت (خیابان شیراز) واقع شده‌اند، بیش از65 درصد کاشی و سرامیک موجود ایرانی است و به گفته فروشندگان، اغلب مصرف‌کننده‌ها هم ترجیح می‌دهند کاشی ایرانی خریداری کنند؛ چراکه هم کیفیت کاشی ایرانی زبانزد خاص و عام است وهم قیمت پایین تری نسبت به نمونه‌های خارجی خود دارد. البته نباید از ذکر این نکته هم غافل شد که کاشی‌های اسپانیایی و ایتالیایی با وجود قیمت بالایی که دارند طرفداران بسیاری در بازار ایران پیدا کرده‌اند و برای منازل لوکس معمولا از این کاشی‌ها استفاده می‌شود، البته کاشی‌های اروپایی فقط در ابعاد بزرگ وجود دارند و کوچک‌ترین اندازه آنها سایز 60×60 سانتی‌متر مربع است كه با اين مساحت، استفاده از آن براي آپارتمان‌هاي كوچك مقياس، عملا غيرممكن است.
یکی از انواع بسیار گران از این دست کاشی‌ها، کاشی تک گل اسپانیایی است که به صورت تک فروشی عرضه و هر دانه آن تقریبا به قیمت 40هزار تومان در بازار به فروش می‌رسد. در مقابل، کاشی‌های چینی که در دسته بی‌کیفیت‌ترین‌ها قرار می‌گیرند و با کپی کردن الگو و طرح‌های اروپایی سعی دارند تا به عنوان یک کالای خارجی در بازار جایی برای خود بازکنند چندان مشتری ثابتی در بازار کاشی و سرامیک تهران ندارد.
البته کاشی‌ها و سرامیک‌های چینی به خاطر اینکه پولیش می‌خورند بسیار براق و زیبا هستند ولی این موضوع از طرفی هم باعث لیز بودن بیش از حد سرامیک‌های کف می‌شود. یک ویژگی دیگر این سرامیک‌ها این است که بدون بند کار می‌شوند و این یک عیب محسوب می‌شود؛ چرا که این بندها بسیاری از فشارهای میان کاشی را دفع کرده و باعث استحکام آنها می‌شود. طبیعی است که مردم تخصصی در مورد مواد ساخت کاشی و سرامیک نداشته باشند و به جهت همین بی‌اطلاعی و تنها به خاطر خارجی بودن کالا آن را خریداری می‌کنند، اما نباید این نکته را فراموش کرد که ایران مرغوب‌ترین کاشی‌های دنیا را دارد. کاشی‌هایی که در مقایسه با همتایان خارجی شان به طور متوسط 20 درصد از مرغوب‌ترین و گران‌ترین کاشی‌های خارجی ارزان‌تر هم هستند. اما اینکه کدام شرکت‌های تولید‌کننده این محصول موفق تر و مشهورترند می‌توان به کارخانه‌های تولید کاشی و سرامیک مهسرام، عقیق، الوند، سینا و خزر اشاره کرد که قریب به اتفاقشان در استان یزد واقع شده‌اند.
درجه‌بندی کاشی‌ها
کاشی‌ها با توجه به اینکه درجه یک، دو یا سه دارند قیمت‌های متفاوتی هم دارند، البته ناگفته نماند که طراحی ظاهری آنها هم در قیمت نهایی این محصول تاثیر بسزایی دارد.
قیمت کاشی‌های موجود در بازار تهران از 7 هزار تومان شروع می‌شود و تا 90 هزار تومان ادامه دارد، اما نکته قابل‌توجه خریداران باید این موضوع باشد که هنگام خرید به درجه‌بندی کیفی کاشی که روی کارتن آن ثبت شده دقت شود تا کاشی‌های درجه دو و سه را صرفا به خاطر طراحی آن به جای کاشی درجه یک خریداری نکنيد. علاوه بر این، کاشی و سرامیک از نظر پخت به دو پخت یا سه پخت تقسیم‌بندی می‌شوند و با هم تفاوت‌های کیفی دارند و بر اساس میزان پختشان به انواع معمولی، پرسلانی، گرانیتی و متالیک تقسیم‌بندی می‌شوند. از میان کاشی‌های مرغوب دو پخت ایرانی می‌توان به کاشی گرانیتی اشاره کرد که یکی از باکیفیت‌ترین کاشی‌های مورد توجه خریداران تهرانی است. کاشی پرسلانی هم به خاطر مقاومت در برابر اسید‌ها و از لحاظ استحکام در برابر فشار و تغییر رنگ یکی از پرکاربردترین کاشی‌ها و به نوعی محبوب معماران است. یکی دیگر از مهم‌ترین تفاوت‌های موجود میان کاشی‌ها و سرامیک‌ها این است که کاشی‌ها صرفا مصرف دیواری دارند و برای کف استفاده نمی‌شود و به خاطر مواد موجود در آنها تفاوت خاک استفاده شده در ساختشان برای دیوار بهتر و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که سرامیک‌ها هم برای دیوار و هم برای کف کاربرد دارند. مدل‌ها و نمونه‌های کاشی و سرامیک آنقدر متنوع و گسترده‌اند که نمی‌توان در این مجال کوتاه تمام آنها را به تفصیل ارائه کرد، چراکه هر کارخانه انواع مدل‌های متنوع و از هر مدل رنگ‌های متفاوتی را عرضه می‌کند که هر کدام زیبایی خاص خود را دارند و انتخاب را صد چندان دشوار می‌کنند. علاوه بر این در میان مدل‌های ایرانی و خارجی هم تفاوت‌های بسیاری وجود دارد و باز هم معرفی تمام این نمونه‌ها و مدل‌ها در این گزارش ممکن نیست، اما با این وجود ما برای شما لیست تعدادی از محصولات خارجی و ایرانی را ارائه می‌کنیم که مطمئنا هر کدام از آنها به تنهایی دارای تنوع رنگ و طرح فراوان هستند تا شاید کار انتخاب را کمی برایتان آسان تر کرده باشیم.

نحوه تمیز کردن سرامیک ها و خطوط میان سرامیک

برای‌ دوام‌ و حفظ‌ زیبایی‌ سرامیک‌ها بهتر است‌ آنها را به‌ طور مرتب‌ با اسفنجِمرطوب‌ تمیز کنید و بعد با استفاده‌ از پارچه‌ ای‌ نرم‌ یا اسفنجی‌ خشک، رطوبت‌آنها را بگیرید. چنانچه‌ به‌ طور مرتب‌ سرامیک‌ها را تمیز کنید، از تجمع‌ لکه‌ها وبه‌ وجود آمدن‌ لکه‌های‌ پایداری‌ که‌ به ‌سختی‌ پاک‌ می ‌شوند، جلوگیری‌ خواهیدکرد.

هر گاه متوجه‌ شدید خطوط‌ میان‌ سرامیک‌ها کدر و بد رنگ‌شده‌ است، مقدار کمی‌ ماده‌ شوینده‌ به‌ یک‌ لیتر آب‌ بیفزایید. سپس‌ با استفاده‌از اسفنجِ آغشته‌ به‌ این‌ محلول، با دقت‌ خطوط‌ سرامیک‌ها را پاک‌ کنید تا لکه‌هاو نیز مواد زایدی‌ که‌ در این‌ خطوط‌ جمع‌ شده‌ از بین‌ بروند و سرامیک‌ها جلای‌خود را بازیابند. پس‌ از تمیز کردن‌ خطوط‌ میان‌ سرامیک‌ها، با استفاده‌ از همان‌محلول‌ یا حتی‌ آب‌ خالص‌ سطح‌ سرامیک‌ها را تمیز کنید. مراقب‌ باشید که‌ از موادشوینده‌ غلیظ‌ و قوی‌ برای‌ سرامیک‌ استفاده‌ نکنید، زیرا ممکن‌ است‌ روی‌ سطح‌آنها خط‌ بیفتد و آسیب‌ جدی‌ ببینند(همیشه‌ پیش‌ از استفاده‌ از هر نوع‌ ماده‌ پاک‌کننده، برچسب‌ روی‌ آن‌ را مطالعه‌ کنید تا با اطمینان‌ کافی‌ آن‌ را به‌ کارببرید).

- چنانچه‌ سرامیک‌ها باز هم‌ تمیز و شفاف‌ نشد، مقداری‌ماده‌ سفید کننده‌ را با آب‌ مخلوط‌ کنید (البته‌ حتماً پیش‌ از استفاده‌ از این‌محلول، هواکش‌ را روشن‌ یا حداقل‌ پنجره‌ای‌ را باز کنید و برای‌ جلوگیری‌ از ایجادهرگونه‌ حساسیت، دستکش‌ بپوشید). محلول‌ را حدود بیست‌ دقیقه‌ کنار بگذارید. سپس‌با استفاده‌ از اسفنج‌ به‌ تدریج‌ همه‌ قسمت‌ها را با آن‌ بپوشانید. حدود ده‌ تابیست‌ دقیقه‌ بعد، تمام‌ قسمت‌ها را به‌ طور کامل‌ با دستمال‌ خیس‌ پاک‌ کنید. برای‌ از بین‌ بردن‌ اثر ماده‌ سفید کننده، در مرحله‌ بعد از یک‌ ماده‌ شوینده‌ملایم‌ استفاده‌ کنید و دوباره‌ تمام‌ کف‌ را با دستمال‌ خیس‌ پاک‌ کنید. سپس‌ همه‌بخش‌ها را با پارچه ‌ای‌ نرم‌ خشک‌ کنید.

- بهتر است‌ برای‌ تمیز کردن‌ هر نوع‌ کفپوش، کار را ازقسمت‌ انتهایی‌ سالن‌ یا اتاق‌ (جایی‌ که‌ از در و راهرو دور است) شروع‌ کنید. تکه‌تکه‌ کف‌ را تمیز کنید و جلو بیایید تا به‌ در نزدیک‌ شوید. به‌ این‌ ترتیب، شماپایتان‌ را روی‌ قسمت‌های‌ تمیز شده‌ نمی‌ گذارید و از دوباره‌ کاری‌ جلوگیری‌ می‌شود

زمينه هاي شغلي رشته مذکور عبارت است از :
اپراتور کوره پخت سراميک
اپراتور ماشين آلات سراميک
شکل دهنده قطعات در حالت خام
طراحي و محاسبات در سراميک
راه اندازي کارگاه هاي پخت سراميک
کنترل کننده قطعات توليدي سراميکي
آزمايشگاه شيمي تخصصي سراميک
کارگاه هاي توليد قطعات ساده سراميکي
آماده کننده مواد اوليه براي دوغاب ريزي و پرس کاري
آزمايشگاه مواد اوليه سراميک در کارگاه ها و کارخانجات
و

زمينه هاي شغلي رشته مذکور عبارت است از :
اپراتور کوره پخت سراميک
اپراتور ماشين آلات سراميک
شکل دهنده قطعات در حالت خام
طراحي و محاسبات در سراميک
راه اندازي کارگاه هاي پخت سراميک
کنترل کننده قطعات توليدي سراميکي
آزمايشگاه شيمي تخصصي سراميک
کارگاه هاي توليد قطعات ساده سراميکي
آماده کننده مواد اوليه براي دوغاب ريزي و پرس کاري
آزمايشگاه مواد اوليه سراميک در کارگاه ها و کارخانجات
و

زمينه هاي شغلي رشته مذکور عبارت است از :
اپراتور کوره پخت سراميک
اپراتور ماشين آلات سراميک
شکل دهنده قطعات در حالت خام
طراحي و محاسبات در سراميک
راه اندازي کارگاه هاي پخت سراميک
کنترل کننده قطعات توليدي سراميکي
آزمايشگاه شيمي تخصصي سراميک
کارگاه هاي توليد قطعات ساده سراميکي
آماده کننده مواد اوليه براي دوغاب ريزي و پرس کاري
آزمايشگاه مواد اوليه سراميک در کارگاه ها و کارخانجات
و

زمينه هاي شغلي رشته مذکور عبارت است از :
اپراتور کوره پخت سراميک
اپراتور ماشين آلات سراميک
شکل دهنده قطعات در حالت خام
طراحي و محاسبات در سراميک
راه اندازي کارگاه هاي پخت سراميک
کنترل کننده قطعات توليدي سراميکي
آزمايشگاه شيمي تخصصي سراميک
کارگاه هاي توليد قطعات ساده سراميکي
آماده کننده مواد اوليه براي دوغاب ريزي و پرس کاري
آزمايشگاه مواد اوليه سراميک در کارگاه ها و کارخانجات
و

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.

مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.

مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.

مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.

مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.

مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو

كاربرد سراميك در روغن موتور خودرو آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.

مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا