علم سرامیک

سرامیک­های پیشرفته نسل جدیدی از سرامیک­ها هستند که دارای خواص بهتری نسبت به سرامیک­های سنتی بوده و کاربردهای زیادی را به خود اختصاص داده‌اند. متن زیر خلاصة گزارش موسسة SCUP درمورد سرامیک‌های پیشرفته است: سرامیک­ها موادی غیرآلی و غیرفلزی هستند که مقاومت خوبی در دمای بالا از خود نشان می‌دهند. در ابتدا مواد اولیة سرامیکی بصورت پودر هستند سپس در شکل‌های مختلف به اجسام صلب تبدیل می­شوند.
سرامیک­ها می‌توانند بصورت آمورف (بی‌شکل)، تک‌فاز، چندفاز، تک‌کریستال و پلی‌کریستال وجود داشته باشند و خواص این مواد بستگی به ساختار اتمی آنها دارد. محصولاتی مثل آجرها، کاشی، چینی (بصورت ظروف غذا و چینی بهداشتی)، نسوزها، ساینده‌ها، شیشه‌آلات (شیشه‌های تخت، ظروف شیشه‌ای) و لعاب‌های چینی جزو سرامیک­های سنتی هستند و در گروه سرامیک­های پیشرفته قرار نمی‌گیرند. سرامیک­های پیشرفته دارای خواص فیزیکی، الکترونیکی و مکانیکی خاصی هستند که آنها را نسبت به سرامیک­های سنتی برتری بخشیده است. سرامیک­های پیشرفته در پنجاه سال گذشته توسعة خوبی یافته‌اند.
بازار سرامیک­های پیشرفته که قسمت عمدة آن در آمریکا، اروپای غربی و ژاپن قرار دارد، در سال ۲۰۰۰ بالغ بر ۲۰.۲ میلیارد دلار بوده است. البته خلق کاربردهای جدیدی برای این مواد باعث ایجاد یک رشد ۴ درصدی برای بازار این مواد تا سال ۲۰۰۵ خواهد شد.
  ● سرامیک‌های الکترونیکی
 عمده‌ترین استفادة سرامیک­های پیشرفته در صنایع الکترونیک است که حدود ۶۶ درصد کل مصرف سرامیک­های پیشرفته را به خود اختصاص می­دهند. مهم‌ترین مواد سرامیکی برای کاربردهای الکترونیکی، اکسیدهای خالص یا مخلوطی از اکسیدها هستند که شامل آلومینا، زیرکونیا، سیلیسیا، فریت­ها، تیتانات باریم اصلاح‌شده و تیتانات و زیرکونات سرب می‌باشند.
فیبرها، محافظ‌ها در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، خازن­ها، تبدیل‌کننده‌ها، القاگرها، ابزارهای پیزوالکتریکی و سنسورهای فیزیکی و شیمیایی عمده‌ترین موارد استفا‌دة سرامیک­های الکترونیکی هستند. میزان بازار جهانی سرامیک­های الکترونیکی در نیمة پایانی سال ۲۰۰۰، حدود ۱۳.۳ میلیارد دلار بوده است. مواد مورد مصرف در مدارهای IC مجتمع، محافظ‌های الکترونیکی و خازن­ها تقریباً ۶۷ درصد بازار سرامیک­های الکترونیکی را بخود اختصاص داده‌اند. بازار محصولات سرامیکی الکترونیکی اگر چه نسبتاً بزرگ است ولی نرخ رشد آنها از نرخ رشد دو رقمی که در چند دهة گذشته از خود نشان داده‌اند بیشتر نیست.
● سرامیک­های ساختاری
استفاده از سرامیک­ها در کاربردهای ساختاری کمتر از ۱۹ درصد کل بازار است. سرامیک­های ساختاری بعنوان اجزاء تحمل‌کنندة تنش یا پوشش قسمت­هایی که تحت تنش هستند شناخته می‌شوند. علاوه بر این، مقاومت سرامیک­ها در برابر خوردگی، سایش و دمای بالا، این مواد را برای کاربرد در تجهیزات صنعتی زیادی مناسب ساخته است. افزایش بازده و کاهش مصرف انرژی، محرک تحقیقات بر روی سرامیک­های ساختاری پیشرفته است. در سال ۲۰۰۵ شاهد بازار جهانی ۴.۵ میلیارد دلاری برای سرامیک­های ساختاری خواهیم بود و رشد خوبی در بازار اجزای مقاوم به سایش، یاطاقان‌ها، درزگیرها، تجهیزات فرآیندها و پوشش­های سرامیکی محقق می‌شود. بیشترین مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک­های ساختاری انواع گوناگون اکسیدآلومینیوم، زیرکونیا، کاربید سیلیسیم و نیترید سیلیسیم می‌باشد.
  ● پودرها و افزودنی­ها
 در حوزة سرامیک­های سنتی، پودرها مواد غیرآلی هستند که در فرآیندهای مختلف بصورت بلوک یا قطعة نهایی شکل می‌گیرند و افزودنی­ها مواد غیرآلی هستند که استفاده از پودرها را در فرآیندهای مختلف آسان می‌کنند و در قطعة نهایی باقی نمی‌مانند. این تعریف‌ها صحت خود را تا حد زیادی در مورد سرامیک‌های پیشرفته که از تکنولوژی‌های پیچیدة شیمیایی بهره‌ می‌برند، از دست داده‌اند
پودرهای سرامیکی پیشرفته و افزودنی‌ها بعنوان مواد خام برای سرامیک­های ساختاری و سرامیک­های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پودرهای سرامیکی پیشرفته بازاری بالغ بر ۲.۷ میلیارد دلار را به خود اختصاص داده‌اند که رشد متوسطی معادل ۲ درصد برای آنها تا سال ۲۰۰۵ پیش‌بینی شده است. پوردهای اکسیدی ۸۵ درصد از این بازار را از نظر ارزش و ۹۵ درصد را از نظر وزن به خود اختصاص داده‌اند.
 بقیه بازار مربوط به غیراکسیدی‌هایی نظیر کاربید سیلیسیم، نیترید سیلیسیم، نیترید آلومینیوم و تیتانیوم دی‌براید است. پودرهای آلومینیومی با کارایی بالا، پودرهای زیرکونیا که در بیوسرامیک­ها استفاده می‌شوند و کاربردهای مربوط به سیستم‌های مخلوط چند اکسیدی مثل شیشه‌سرامیک­ها و سرامیک­های با ضریب انبساطی پایین، رشد متوسط بالاتری را از خود نشان خواهند داد. رشد بازار افزودنی‌ها کمی بیشتر از پودرها خواهد بود که علت آن رواج افزودنی‌های با کارایی بالا و افزودنی‌های قوی در روش‌های تولید از قبیل شکل دادن گرم و سرد و قالب‌گیری تزریقی است.