آنچه که قبل از انتخاب گرایش مهندسی سرامیک باید بدانید..
مهندسی سرامیک (بخش اول) | تا به حال اسم مهندسی سرامیک به گوشتان خورده است؟ برای اکثر افرادی که اسم مهندسی سرامیکی را می شوند این سوال پیش می آید که مهندسی سرامیک چیست؟ یک مهندس سرامیک پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه چیکار می کند؟ این علم چه مباحثی را پوشش می دهند؟ و …
در این مقاله سرام پخش درباره رشته مهندسی سرامیک، شغل و وظایف یک مهندس سرامیک و … توضیح می دهد. پیشنهاد می کنم اگر به مهندسی سرامیک علاقه مند هستید، این مقاله را از دست ندهید.
مهندسی سرامیک چیست؟
هر شخصی که مهندسی سرامیک را به عنوان رشته دانشگاهی و شغل آینده ی خود انتخاب و در این گرایش شروع به تحصیل و مطالعه می کند را سرامیست (ceramist) می نامند.
مهندسی سـرامـیک یکی از گرایشات منحصر به فرد رشته علم و مهندسی مواد می باشد. مهندسان موادی که گرایش سرامیک را در دوره کارشناسی ارشد انتخاب کنند، با همه ی فرآیند های سرامیکی به صورت تئوری آشنا خواهند شد. مهندسان مواد می آموزند که سـرامیک تنها برای کاربرد های سنتی مثل فرآوری کاشی سرامیک استفاده نمی شوند بلکه سرامیک های پیشرفته برای کاربرد های پیشرفته تری همانند راکتورهای هسته ای، تیغه اصلی موشک و کاربردهایی که تا به حال به گوشتان نرسیده، استفاده می شوند.
برخلاف آنچه که فکر می کنید، مهندسی سرامیک تنها به سفالینه‌ها محدود نشده که شامل انواع چینی‌ها، دیرگدازها، فراورده های رسی ساختمانی، موادساینده، لعاب های چینی، سیمان، شیشه، مواد مغناطیس غیرفلزی، فروالکتریک‌ها، تک بلورهای مصنوعی و محصولات پیچیده‌تر دیگر نیز می‌شود.
چه چیزی سرامیک را منحصر به فرد کرد؟
مشخصه اصلی سرامیک‌ها، مقاومت خیلی زیاد آنها در برابر تأثیر مواد شیمیایی و دماهای بالا است، یعنی بیشتر فراورده‌های سرامیکی مانند اجزای متشکله خود، در برابر آب، اسیدها، گازها، نمک‌ها و دماهای بالا مقاومت خوبی دارند و به همین سبب در ساخت قطعات مقاوم نسبت به خوردگی یا در روش‌های حفاظت از خوردگی از آنها استفاده زیادی می‌شود.
یکی دیگر از ویژگی خاص مواد سرامیکی، ارزانی و فراوانی نسبی این مواد است. امروزه مهندسان سرامیک با دانشِ سرامیکی خود، فراورده‌های گوناگونی مانند آجر و کاشی، آجر نسوز، ظروف چینی و سفالی، لعاب‌ها (از روکش فلزات تا روکشِ سرامیک‌های دیگر)، آلومین و تیتانات باریوم (در الکترونیک)، دی اکسید اورانیوم (به عنوان سوخت هسته‌ای) لعل یا نارسنگ (در لیزر)، شیشه و سیمان را طراحی و تولید می‌کنند.
فرآیند تولید سرامیک ها به چه شکل است؟
مانند سایر گرایشات رشته مهندسی مواد، مهندسی سرامیک نیز بر پایه مطالعه روی ساختار، ترکیب شیمیایی و خواص مواد سرامیکی از بعد اتمی ماده تا ساختار بالک آن ایجاد شده است. سرامیک ها به دو فرآیند اصلی برای تولید را طی می کنند: با اعمال گرما (یا همان پخت) و یا با استفاده از واکنش های بارش محلول های شیمیایی با خلوص بالا در دماهای پایین تر.
هر دوی این روش ها مراحلی همچون تحقیق و بررسی ساختار، تصفیه مواد اولیه، فرآوریِ ترکیبات شیمیایی مورد نظر و یا تجزیه یک ماده به اجزا‌ء تشکیل دهنده آن را طی خواهند کرد و یک مهندس سرامیک می تواند در تمامی این مراحل حضور داشته باشد.
ساختار مواد سرامیکی
بطور کلی مواد سرامیک عبارتند از مواد معدنی غیرفلزی.
برای شناخت مواد سرامیکی کافی ست که به اطراف خود نگاه کنید، هر آنچه که جزء مواد آلی (مانند پلاستیک، چوب و لاستیک)و فلزی نباشد، سرامیک است. پس می بینیم که در دنیای کنونیِ ما در محاصره سرامیک‌هاست.
مواد سرامیکی ممکن است دارای ساختار بلوری یا تا حدی کریستالی، با نظمی در مقیاس اتمی باشند. مواد سرامیکی دارای ساختارهای متفاوت کریستالی، نیمه کریستالی و آمورف باشند، با نظم اتمی محدود یا کوتاه. آنها یا از یک توده مذابِ خنک شده تشکیل شده اند، و یا در دماهای پایین می تواند به وسیله سنتز هیدروترمال یا سنتز شیمیایی به وجود آیند.
مهندسی سرامیک و صنعت مدرن
در تقسیم بندی دیگر سرامیـک ها را به دو دسته سرامیک های سنتی و پیشرفته تقسیم می کنند. امروزه مطالعه بر روی سرامیک های مهندسی و پیشرفته بسیار گسترش یافته است. هم اکنون صنعت چند میلیارد دلاری و پرسودِ مهندسی و تحقیقات سرامیک، خود را به عنوان یک حوزه مهم علمی کاملا تثبیت نموده است. با توسعه محققان، انواع جدیدی از سرامیک ها برای ارائه اهداف گوناگون روز به روز در حال گسترش هستند.
به عنوان مثال، پروپانات یک ماده ای سرامیکی یست که جای خود را در دنیای حفاری های نفتی به خوبی باز کرده است. بررسی های بازارهای بین المللی حاکی از این دارند که بازار این ماده رشد خود را به خوبی ادامه خواهد داد و پیشرفت خواهد کرد.
Proppant یا پروپانات ماده ایست که استفاده از آن در فرایند شکستن هیدرولیکی (که برای تسهیل استخراج مایعات نفتی صورت می گیرد.) رایج می باشد. این ماده به عنوان یکی از مهمترین و تأثیرگذارترین نوآوری های میدان نفتی قرن بیست و یکم مورد تحسین قرار گرفته است.
نیترید سیلیسیوم مصنوعی یکی دیگر از محصولاتِ جذاب سرامیک های پیشرفته می باشد. نیترید سیلیسیوم (Si۳N۴) یک ترکیب غیر معدنی و غیر فلزی از سیلیسیوم و نیتروژن است که مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش، خوردگی و بیشتر مواد شیمیایی ایجاد می کند.
در میان سرامیک های پیشرفته، نیترید سیلیسیوم بالاترین مقاومت در برابر شکست را دارد. بنابراین این خصوصیات مطلوب باعث می شود که نیترید سیلیسیوم به عنوان ماده ای مناسب جهت استفاده در صنایعی مانند فتوولتائیک خورشیدی، خودروسازی، صنایع عمومی، هوافضا و پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.
سرامیک های شفاف، یکی دیگر از نوآوری های مهندسان سرامیک می باشد. سرامیک های شفاف، مواد سرامیکی پلی کریستالی هستند که دارای پهنای باند نور در طول موج های مرئی، موج میانی و موج بلند مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی با شفافیت نزدیک یا یکسان با شیشه ی استاندارد هستند. کاربرد های اصلی سرامیک های شفاف در صنایع لیزر و تجهیزات برش، پنجره های شفاف ضد گلوله، دستگاه دید در شب و دماغه ی موشک های حرارتی می باشد.
در “مهندسی سرامیک (بخش دوم)” به مباحث مورد مطالعه در گرایش مهندسی سرامیک و بازارکار مهندسی سرامیک بیشتر می پردازیم.
نظرات ۰