سرامیک های نشکن | سرامیک‌ها ترکیباتی غیرآلی و غیرفلزی هستند که در اثر حرارت شکل می‌گیرند. و به کمک انواع مستحکم و بادوام الهام گرفته شده از طبیعت آنها می‌توان به وسایل نقلیه‌ای کم وزن وسبک دست یافت.
ازطرفی سرامیک‌ها سبک و سخت هستند اما به دلیل شکنندگی نمی توان از آنها در ساخت موتورهای جت استفاده کرد.
از این رو محققان درصدد تقلید از مواد طبیعی برای دست یافتن به ترکیبی از استحکام (میزان مقاومت در برابر تغییر فرم) و دوام وسختی (میزان مقاومت در برابر شکست) برآمدند.
این پژوهشگران به ویژه به دنبال موادی خلل و فرج دار با خاصیت ارتجاعی بنام nacre (صدف مروارید) هستند که پوشش خارجی مروارید و بسیاری از نرم تنان را تشکیل می‌دهند.
پس از تلاش بسیارمحققین توانستند به روشی برای تولید موادی شبیه صدف مروارید درآزمایشگاه دست یابند. این مواد جدید دارای خواص مکانیکی شبیه آلیاژهای فلزی بوده و بادوام ترین سرامیک‌هایی هستند که تاکنون ساخته شده‌اند.
با استفاده ازاین روش نوین می‌توان به سرامیک های ساختمانی موثر در کاهش اتلاف انرژی و اسکلتی سبک با خاصیت ارتجاعی در صنعت اتومبیل دست یافت.
صدف مروارید ترکیبی است از صفحات کلسیم کربنات محکم و شکننده که با ساختاری شبیه بلوک و سیمان در کنار چسبی پروتئینی قرار گرفته است. این ترکیب دارای استحکامی ۳۰۰ برابر هریک از اجزای سازنده‌ی آن است.
این در حالیست که معمولاً کامپوزیت‌هایی که در آزمایشگاه‌ها توسط محققین ساخته می‌شود دارای خواصی در حدود میانگین خواص اجزای سازنده‌اند. به عقیده‌ی Robert Ritchie استاد دانشکده‌ی علوم مواد و مهندسی در دانشگاه کالیفرنیا Berkeley و مسئول تحقیقات بر سرامیک‌ها “خواص کامپوزیتهای طبیعی بهتر از خواص اجزای آنهاست.” که علت آن ساختارهای بسیار پیچیده‌ی این کامپوزیت‌هاست وامکان شبیه سازی آنها را بسیار دشوار کرده است. Ritchie معتقداست “با وجود تلاش‌های بسیار، محققین قادر به دستیابی به این ظرافت‌های ساختاری نیستند.”
سالهاست دانشمندان در تلاش برای طراحی موادی مبنی بر مواد طبیعی و سفت (محکم) مانند صدف مروارید و استخوان هستند.
برای شکل دادن ساختار این سرامیک، شبیه به ساختار صدف مروارید محققان ابتدا سوسپانسیون آبی آلومینیم اکسید (آلومینا) را به عنوان نمونه تهیه و سپس آنرا تحت سیستمی کاملا کنترل شده سرد کردند. در توضیح این سیستم مسئول تحقیقات افزود: “در این روش حرارت ازیک انتها کاسته می‌شود. ” پس از سرد کردن به این روش ساختارهای طویل و نازکی بدست می‌آیند که پس از گرم کردن آنها برای تبخیر آب موجود، آنها رادرساختارهای شبیه به بلوک در مقیاس بسیار کوچک تحت پرس قرار می‌دهند.
با تکرار این فرآیند ساختاری لایه‌ای و متخلخل از بلوکهای آلومینیوم اکسیدی بدست می‌آید که در ساختارهایی ستون مانند به یکدیگر متصل اند. (این همان فرمی است که در صدف مروارید مشاهده شده است.) سپس برای شبیه سازی چسب پروتئینی محققان با تزریق یک پلیمر (پلی متیل متاکریلات) خلل و فرج های موجود را پر کردند.
البته گروههای دیگری هم به فیلم های نازک تقلیدی از طبیعت دست یافتند اما این گروه موفق به ساخت قطعات بزرگ شدند.
بدون تزریق پلیمر ساختارهای بلوکی بدست آمده مانند اغلب سرامیک‌ها شکننده خواهند بود.
پلیمر این امکان را برای بلوک‌ها فراهم می‌کند که در صورت وارد شدن نیرو بر روی هم بلغزند و به این ترتیب مقاومت آنها در برابر شکست افزایش یابد.
در اقع این ساختار شبیه به بلوک و سیمان محکم‌ترین ساختاری است که تاکنون در آزمایشگاه ساخته شده است.
به عقیده‌ی یکی از مهندسین علوم مواد “سفتی و استحکام بالا در سرامیک‌ها معمولا دو عامل ناسازگارند. “اما این سرامیک‌ها دارای سفتی و استحکامی در حد آلیاژهای آلومینیوم بوده به نحوی که می‌توان آنها را به عنوان جایگزین این آلیاژها در هواپیماها به کاربرد.
محققین این دانشگاه پیش بینی می‌کنند که سرامیک‌های شبیه به صدف مروارید در مراحل اولیه‌ی توسعه باشند، همچنین معتقدند این سرامیک‌ها باید کاربردهایی را که تاکنون به نظر نائل نشدنی می‌آمدند، ممکن سازند.
این سرامیک‌ها را می‌توان در صنعت خودرو سازی به عنوان جایگزینی برای استیل بکار برد، با این کار در مصرف سوخت صرفه جویی قابل توجهی می‌شود. از طرفی این سرامیک‌ها که عایق‌های خوبی محسوب می‌شوند عملکردی ۲ برابر بهتر ازعوامل کاهش اتلاف انرژی در ساختمان‌ها دارند.
همچنین این مواد را می‌توان درجلیقه های ضد گلوله و تجهیزات زرهی ارتش بکار برد.
یکی از پرفسورهای دانشگاه کالیفرنیا این ابداع جدید را شگفت انگیز خوانده و معتقد است کارایی این سرامیک‌ها بسیاری از محدودیت‌ها را در این رشته از بین برده است.
صدف مروارید طبیعی که دارای ساختاری سرامیکی با ابعاد یک مرتبه‌ی دهدهی کوچکتر از سرامیک جدید است نیز دارای نسبت بلوک به سیمان بیشتری می‌باشد. محققین این مرکز در تلاشند تا به بلوکهای سرامیکی ریزتر و به هم نزدیکتر و نسبت پلیمر کمتر دست یابند. همچنین این محققین درحال آزمایش بر روی مواد مختلف به عنوان جایگزین برای پلیمر می‌باشند، زیرا پلیمرها در دماهای بالا به عنوان مثال در داخل موتور تخریب می‌شوند، ازاین رو محققان آزمایش‌هایی را روی پرکننده‌های فلزی به دلیل مقاومت بالاتر در برابر حرارت انجام دادند.
ساختارهای ستون مانند سطح هیبرید آلومینا-پلی متیل متاکریلات
#کاشی # سرامیک #سرام پخش
منبع:بسپاران
[flm_button link_address=”http://cerampakhsh.com/mag” link_target=”_blank” icon_placement=”Left” button_text=”گردآوری شده توسط: پایگاه اطلاع رسانی کاشی و سرامیک سرام پخش” font_family=”Shabnam” button_size=”XS” button_color=”Light” button_style=”Border” button_hover=”HoverB-Dark” rounded_corners=”3″]
[flm_button link_address=”https://instagram.com/cerampakhsh” link_target=”_blank” icon_placement=”Left” button_text=”اینستاگرام ما را دنبال کنید” font_family=”Shabnam” font_size=”15px” button_size=”XS” button_color=”White” text_color=”Purple” button_hover=”HoverF-Purple” rounded_corners=”3″ custom_border_color=”9f5de2″ animate_icon=”Grow” icon=”fa-instagram”]
نظرات ۰