سرامیک،تکنولوژی قرن آینده

 در این مقاله به بررسی مفهوم سرامیك و بعضی كاربردهای آن پرداخته می شود. نخست به معرفی برخی مفاهیم اولیه می پردازیم.

چینی به اشیایی گفته می شود كه در درجه حرارت بالا تهیه می شوند و دارای شفافیت خاصی هستند و سفال به اجسامی گفته می شود كه در درجه حرارت های پایین تر ساخته می شوند و شفاف نیستند.

عموما سرامیك ها دارای سختی های متفاوتی می باشند، معمولا شكننده هستند و در مقابل حرارت و فرسایش به خوبی مقاوم هستند. این مواد از خاك نسوز یا مواد معدنی دیگر بخصوص از اكسیدهای فلزی همراه با چند اكسید غیر فلزی ساخته می شوند كه عنصر غیر فلزی معمولا اكسیژن است. در نهایت می توان سرامیك را هنر طراحی و ساخت اشیاء از خاك نسوز تعریف كرد. این تعریف را می توان به طور عام  برای تمام مواردی كه از خاك رس تهیه می شوند مثل پوشش های سرامیكی ، ساینده ها و همچنین شیشه های سرامیكی الكترونیكی به كار برد.

این نكته واضح است كه انقلاب صنعتی به جز در سایه ی استفاده از كوره ها،ماشین های حرارتی پیشرفته و مواد سرامیكی كه برای عایق بندی حرارتی انواع مختلف كوره ها و ماشین ها استفاده می شوند ممكن نیست.

در قرن حاظر با تكامل تكنولوژی الكترونیكی ، مواد دی الكتریك كه دارای اهمیت بسیاری هستند نیز این مسیر تكاملی را طی نمودند.در كنار آن خصوصیات مغناطیسی و اپتیكی جدیدی برای سرامیك شناسایی شد و به عنوان قسمتی از تكنولوژی جدید الترونیك و الكترواپتیك تكامل یافت.

در دنیای الكترونیك اختراع ترانزیستور و لیزر ، موج گونه ی جدیدی از قطعات را عرضه نمود ، ولی نقش مفید انها را محدودیت هایی كه مواد مورد استفاده  داشتند كم می نمود.

در حالی كه سرامیك های نوین كه در میكرو الكترونیك ، سیستمهای لیزر، قطعات ارتباطی و شبكه ی اجزای مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند نمونه ای از ایفای این نقش را نشان می دهد.

استفاده از سرامیك به عنوان دی الكتریك هایی كه دارای ثابت دی الكتریك بالایی می باشند ، ساخت فاز نهایی با ظرفیت بسیار بالاتر را ممكن ساخته است كه بعد از كشف ابر رسانا ها اهمیت سرامیك به اوج خود رسید. برای آنكه بتوان به علت بعضی از رفتار های این مواد پی برد روش های متنوعی وجود دارد. یكی از این روش ها بررسی ریز ساختار سرامیك ها می باشد. این خصوصیت نه تنها توسط تركیب ، نوع و تعداد فازهای موجود  در تركیب مشخص می شودبلكه توسط قرار گیری ، چارچوب و ترتیب فازها نیز مشخص می گردد.

در نهایت توزیع فازها و یا زیر ساختار ها به روش ساخت سرامیك، مواد خام مورد استفاده،روابط تعادل فازی و همچنین تغیرات در فازها و رشد دانه ها و عملیات سینترنیك وابسته است.

 یك سرامیك فرو الكتریك از تعداد زیادی كریستال های كوچك تشكیل شده است كه محور های كریستالوگرافی آنها در سرامیك به طور اتفاقی جهت دار شده است. از طرف دیگر هادی های سرامیكی در دماهای بالاتر از 1500 درجه سانتیگراد نیز كارایی دارند.در حالی كه اكثر فلزات در این دما قادر به كار نیستند. البته بعضی از فلزات مانند تنگستن و مولیبدیم نیز در دمای 1500 درجه كار می كنند  ولی به علت واكنش با محیط از تنگستن در فضای آزاد نمی توان استفاده كرد.

امروزه  سرامیك ها تقریبا در همه جا یافت می شوند، از بدنه موتور اتومبیل های مدرن و پوشش حرارتی سفینه های فضایی تا قلب كامپیوتر ها و از داخل آشپزخانه ها تا سد سازی ، شیشه گری و سرامیك های الكترونیكی همه مواردی از كاربردهای سرامیك هستند.

به طور خلاصه بعضی از كاربرد های آن به شرح زیر می باشد:

  •  در علوم فضایی به عنوان مبدل ها و سنسورها در ماهواره ها، موشك ها و هواپیماها
  •  در اتومبیل ها به عنوان سیستم آژیر و استارت
  •  در وسایل دفایی به عنوان تونار(مسافت یاب صوتی دریایی) و آشكار سازها
  •  در پزشكی باری آشكار سازی قلب جنین,جرم گیری دندان و MRI
  •  در مخابرات به عنوان صافی های مبدل انرژی،سنسورها،خازن های چند لایه و  مشددها
  •  در وسایل ارتباطی به عنوان خازن هایی برای منابع تغذیه،رادار و سرامیك های مایكروویو برای آنتن ها.