X
تبلیغات
نماشا
رایتل
چهارشنبه 28 بهمن 1388

سرامیک‌های پیشرفته و کاربرد آن

*سرامیک‌های پیشرفته به‌دلیل برخورداری از ویژگی‌هایی چون پایداری در دماهای بالا، استحکام زیاد و مقاومت بالا در برابر خوردگی، خواص مغناطیسی و الکتریکی خاص و منحصربه‌فرد، در بسیاری از صنایع در لیست اجزای بسیار مهم و استراتژیک قرار گرفته‌اند. مثلاً کاربرد آن‌ها در ماشین‌سازی و ساخت قطعات صنعتی به‌خاطر خواصی چون استحکام و مقاومت در برابر سایش و خوردگی، بسیار برجسته است.

www.medicblog.blogfa.com سرامیک‌های پیشرفته و کاربرد آن

1- تعریف سرامیک و سرامیک‌های پیشرفته
به‌طور کلی به مواد کانی غیرفلزی سرامیک می‌گویند؛ به این مفهوم که علاوه‌بر اینکه معدنی هستند در عین حال خواص فلزی ندارند. علمی که به بحث در مورد سرامیک‌ها می‌پردازد به علم سرامیک و صنعت مرتبط با آن به صنعت سرامیک موسوم است.

در این صنعت دو شاخه اصلی وجود دارد: 1. سرامیک‌های سنتی و 2. سرامیک‌های پیشرفته.
سرامیک‌های پیشرفته گروهی از مواد نو هستند که با توجه به ‌کاربرد، ارزش افزوده و پیچیدگی فناوری، دارای تقسیم‌بندی‌های مختلفی هستند. رایج‌ترین دسته‌بندی سرامیک‌های پیشرفته بر اساس کاربرد آن‌ها است. این دسته‌بندی شامل: سرامیک‌های مهندسی، بیوسرامیک‌ها، الکتروسرامیک‌ها و شیشه‌سرامیک‌ها می‌شود. در این بین، الکتروسرامیک‌ها به‌علت حوزة وسیع کاربرد و بیوسرامیک‌ها به‌خاطر ارتباطشان با حیات بشر از اهمیت خاصی برخوردار هستند.
در حال حاضر پیشرفته یا سنتی‌بودن یک ماده بیشتر از اینکه به خود آن مربوط باشد به مفاهیم و دیدگاه‌هایی برمی‌گردد که بر آن اساس ماده، ساخته شده است؛ به این معنی که نوع نگرش به این مواد، پیشرفته یا سنتی بودن آن‌ها را تعیین می‌کند. بنابراین اگر با یک دیدگاه علمی پیشرفته، ماده‌ای را بررسی و دگرگون کنند که از سال‌ها قبل وجود داشته است، ماده موردنظر در حوزه مواد پیشرفته قرار خواهد گرفت و برعکس اگر کاربردی بسیار متداول و غیرعلمی و غیرمهندسی حتی از یک ماده جدید مدنظر باشد با حوزة مواد سنتی و متداول سروکار خواهیم داشت.
با ذکر یک مثال می‌توان مفهوم را روشن‌تر بیان کرد. گچ و رس جزء مواد بسیار سنتی و متداول هستند و سال‌های زیادی است که مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی در حال حاضر می‌توان با دیدگاه‌های جدید (مثل نانوفناوری) و در مقیاس اتمی و سلول واحد، تغییراتی را در این مواد ایجاد کرد؛ به‌گونه‌ای که دارای خواصی شوند که قبلاً فاقد آن بوده‌اند. در این‌ صورت گرچه هنوز با گچ و رس سروکار داریم ولی حوزة پیش روی ما مربوط به مواد پیشرفته خواهد بود.
پس به‌طور کلی می‌توان مولفة دانش در تولید یک محصول را به‌عنوان معیاری برای تعیین پیشرفته یا سنتی بودن آن در نظر گرفت، به‌گونه‌ای که اگر دانش در تولید یک محصول سرامیکی دارای نقش محوری و اساسی باشد آن ماده را در گروه سرامیک‌های پیشرفته قرار داده و سرامیک‌های سنتی را آن دسته از مواد دانست که در تولید آن‌ها سهم دانش ناچیز باشد.

2- کاربرد سرامیک‌های پیشرفته
سرامیک‌های پیشرفته به‌دلیل برخورداری از ویژگی‌هایی چون پایداری در دماهای بالا، استحکام زیاد و مقاومت بالا در برابر خوردگی، خواص مغناطیسی و الکتریکی خاص و منحصربه‌فرد، در بسیاری از صنایع در لیست اجزای بسیار مهم و استراتژیک قرار گرفته‌اند. مثلاً کاربرد آن‌ها در ماشین‌سازی و ساخت قطعات صنعتی به‌خاطر خواصی چون استحکام و مقاومت در برابر سایش و خوردگی، بسیار برجسته است.
سرامیک‌های پیشرفته در لوازم خانگی نیز کاربرد دارند. البته در حال حاضر، چون قیمت آن نسبت به مواد سنتی برای کارهای عمومی کمی بالا است، استفاده کم‌تری از آن‌ها می‌شود. ولی در آینده به‌دلیل رشد تقاضا و افزایش مقدار تولید، قیمت این نوع سرامیک‌ها کاهش یافته و کاربردهای عمومی آن‌ها بیشتر خواهد شد.
سرامیک‌های پیشرفته در سال‌های آینده احتمالاً کاربردهای بسیار حساس و دقیق‌تری در زمینه‌های مختلف پیدا خواهندکرد که برخی از آن‌ها به قرار زیر می‌باشند:
2-1- اب�?ررساناهای سرامیکی
در بعضی از مواد وقتی که به یک دمای خاص برسیم، تغییری در حالت ماده به‌وجود می‌آید که به آن ابررسانایی می‌گویند. در این حالت مقاومت الکتریکی از بین می‌رود؛ به‌طوری که جریانی که در یک حلقه ابررسانا تولید می شود تا صد هزار سال بدون تغییر باقی می‌ماند. ابررساناهای سرامیکی که اخیرا نمونه هایی از آن‌ها در کابل‌ها و مبدل‌های الکتریکی به‌کار گرفته شده است، احتمالاً در سال‌های آینده وارد بازار خواهند شد.
2-3- کاربرد سرامیک‌های پیشرفته در فناوری زیستی (بیوفناوری)
در مورد کاشت‌های میکرونی‌ که قرار است به‌صورت میکرورآکتور در بدن کار کنند تحقیقاتی انجام گرفته است که در آن به حسگرهای سرامیکی در مقیاس نانومتری نیاز خواهد بود. همچنین ساختارهای گیاهی با سیستم‌های بهینه‌ شدة الیاف وکانال‌های خود عیناً در مورد ساختارهای سرامیکی شبیه‌سازی شده‌اند و قرار است به‌عنوان سیستم‌های بسیار مؤثر کاتالیزوری به‌کار گرفته‌شوند.
2-4- درفناوری ساخت کامپیوترها
در این زمینه امکان وقوع تحولاتی در راستای استفاده از تراشه‌های اس.آی- اس.آی. سی (Si-SiC) بجای تراشه‌های فعلی سیلیکونی وجود دارد. این موضوع امروزه شدیداً مورد پژوهش و تحقیق قرار گرفته‌است. در صنایع اتومبیل‌سازی روزبه‌روز از قطعات الکتریکی بهرة بیشتری گرفته می‌شود و استفاده از قطعات سرامیکی مینیاتوری در این زمینه بسیار حیاتی است.
2-5- کاربردهای میکروالکترونیکی سرامیک‌ها
در آینده، سرامیک‌ها باز هم در کاربردهای میکروالکترونیکی نقش خواهند داشت. مزایای پایه‌های سرامیکی درون اتصالی مانند ثبات خواص الکتریکی، نشر حرارتی بالا، قدرت تکنیک بالا، خطوط هدایت کاملاً واضح و قابلیت سوار کردن اجزای کنش‌پذیر، سرامیک‌ها را برای استفاده در قطعات الکترونیکی، ایده‌آل می‌سازد. برخی از کاربردهای این مواد در تلفن‌های همراه، پیجرها، سیستم‌های ترمز ضد قفل شونده، کنترل‌کننده‌های موتور خودرو، باتری قلب و دوربین‌های دیجیتالی می‌باشد.
2-6- زمینه‌های دیگر کاربرد سرامیک
فناوری‌‌های دیگری که سرامیک‌ها در آینده در آن‌ها نقش خواهند داشت، کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی، دستگاه‌های میکروالکترومکانیکی(
MEMS)، سیستم‌های هوشمند با استفاده از مواد سرامیکی (پیزو سرامیک‌ها) و الگوسازی‌های اولیه سریع، خواهند بود.
اما اگر بخواهیم بیشتر راجع به آینده فکر کنیم، احتمال وجود کامپیوترهای سریع‌تری می‌رود که بر پایه سیستم دوتایی صفر و یک نیستند. این کامپیوترها در سطح اتمی عمل خواهند کرد و به جای اِلِمان‌های نیمه‌هادی، دارای نقاط کوانتومی به‌عنوان واحدِ مدارشان خواهند بود.

برگرفته از نوشته‌های دکتر سرپولکی، دکتر صولتی، دکتر گلستانی‌فرد، دکتر مارقوسیان و دکتر هاوس‌من.
nano.itan.ir شبکه تحلیل گران تکنولوژی ایران