ceramika
 
Encyklopedia
ceramika
[gr. kéramos ‘ziemia’, ‘glina’; kerameoús ‘wykonany z gliny’],
nieorganiczne i niemetaliczne materiały otrzymywane w wyniku procesu ceramicznego; także technologia wytwarzania takich materiałów oraz nauka obejmująca badania dotyczące ich otrzymywania, właściwości i zastosowania.
Dawniej do ceramiki zaliczano wyroby z naturalnych glin oraz ich mieszanin z dodatkami substancji mineralnych i organicznych; obecnie zakres ceramiki w szerokim znaczeniu obejmuje: ceramikę właściwą (wyroby z glin), szkło, emalie, materiały wiążące (cement, wapno, gips), materiały ścierne, tworzywa szklanokrystaliczne, a także niemetaliczne materiały magnetyczne, ferroelektryczne, dielektryczne i in.
Materiały ceramiczne odznaczają się przede wszystkim odpornością na działanie wysokich temperatur i czynników chemicznych, dobrymi właściwościami mechanicznymi i dielektrycznymi oraz twardością; wadą ich jest kruchość, która uniemożliwia obróbkę mechaniczną wyrobów (można tylko delikatnie szlifować) i utrudnia łączenie materiałów ceramicznych ze sobą lub z innymi materiałami. O właściwościach materiałów ceramicznych w znacznym stopniu decyduje ich struktura krystaliczna i struktura fazy szklistej (ciało stałe); w zależności od rodzaju i ilości składników, technologii wytwarzania i sposobu formowania można uzyskać gotowe wyroby o wymaganych właściwościach i kształtach.
Do otrzymywania wyrobów ceramicznych, oprócz podstawowych surowców naturalnych, jak gliny, kwarc, skalenie, kaolin, stosuje się występujące w przyrodzie lub otrzymywane syntetycznie różnego typu związki chemiczne (m.in. tlenki, węglany, krzemiany, węgliki, azotki, borki, krzemki, siarczki) wielu pierwiastków chemicznych. Ogólnie proces wytwarzania wyrobów ceramicznych obejmuje następujące czynności: przygotowanie masy do formowania, formowanie, suszenie, wypalanie, niekiedy szkliwienie i zdobienie. Przygotowanie masy polega na wymieszaniu surowców (zwykle poddanych uprzednio rozdrobnieniu i zmieleniu) na sucho lub z wodą oraz usunięciu z niej powietrza (odpowietrzenie masy); często do masy dodaje się materiały schudzające (np. piasek, zmieloną cegłę, zmielone stłuczki wypalonych wyrobów ceramicznych), zapobiegające pękaniu i zniekształcaniu wyrobów podczas suszenia i wypalania, oraz topniki (np. skalenie, nisko topliwe związki sodu, kredę), ułatwiające zagęszczanie masy podczas wypalania. Wyroby ceramiczne formuje się (ręcznie lub maszynowo) przez prasowanie, tłoczenie lub odlewanie masy ceramicznej. Suszenie ma na celu usunięcie wody z uformowanych wyrobów, co umożliwia ich wypalanie oraz zwiększa ich mechaniczną wytrzymałość. Wypalanie odbywa się w piecach ceramicznych w temperaturze ok. 900–2000°C, zależnie od rodzaju wyrobów; podczas wypalania zachodzą w masie ceramicznej procesy, w wyniku których ulegają rozkładowi jedne składniki, a tworzą się nowe i powstaje faza szklista, wiążąca poszczególne ziarna składników (występujących w masie lub powstałych w procesie wypalania), a masa ulega zagęszczeniu (spiekanie). W miarę podwyższania temperatury wzrasta stopień spieczenia, co powoduje zmniejszenie porowatości, wzrost wytrzymałości mechanicznej i odporności chemicznej oraz polepszenie właściwości dielektrycznych; niekiedy są wypalane tylko surowce, z których po zmieleniu i dodaniu materiałów wiążących (kleje, lepiszcza organiczne, cementy itp.) formuje się wyroby. Wystudzone po pierwszym wypaleniu wyroby (tzw. biskwit) pokrywa się szkliwem i ponownie wypala. Niektóre wyroby poddaje się szkliwieniu przed wypaleniem. Szkliwo podczas wypalania topi się i po ostudzeniu tworzy powłokę, która nadaje wyrobom gładkość i połysk, zwiększa ich wytrzymałość mechaniczną i odporność na działanie czynników chemicznych i wody oraz ułatwia zmywanie. Naczynia i wyroby artystyczne w końcowej fazie produkcji można zdobić farbami ceramicznymi lub barwnymi szkliwami i dodatkowo wypalać.
Produkcja wyrobów ceramicznych na skalę przemysłową, oprócz od dawna używanych naczyń domowego użytku (porcelanowych, fajansowych, porcelitowych i kamionkowych), obejmuje coraz więcej różnego typu wyrobów stosowanych w wielu dziedzinach techniki. Tworzywa ceramiczne mają szerokie zastosowanie jako materiały budowlane (cegła, dachówka, porcelana sanitarna, kamionka kanalizacyjna, płytki ścienne, podłogowe itp., ceramika architektoniczna), materiały ogniotrwałe (wyroby szamotowe, chromitowe, cyrkonowe i wiele in.), materiały chemicznie odporne (np. kamionka kwasoodporna), materiały ścierne (np. karborundowe), a także jako tworzywa konstrukcyjne i elektroizolacyjne. Zapotrzebowanie rozwijających się dziedzin techniki (lotnictwa, energetyki jądrowej, motoryzacji, elektroniki i in.) stymuluje rozwój badań naukowych nad udoskonalaniem metod produkcji i otrzymywaniem nowych tworzyw ceramicznych o specjalnych właściwościach.
Ilustracje
Chińskie wazony porcelanowe, XVII/XVIII w. — Muzeum Narodowe, Warszawafot. T. Żółtowska-Huszcza/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Miśnia, serwis Łabędzi, porcelana miśnieńska, 1737–41 — Muzeum Narodowe, Warszawa.fot. T. Żółtowska-Huszcza/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia