состав и свойства керамики, атомная и молекулярная природа керамических материалов и обусловленные ими характеристики и эксплуатационные свойства в промышленных условиях.
Под промышленной керамикой принято понимать все промышленно используемые материалы, представляющие собой неорганические, неметаллические твердые вещества. Обычно это оксиды металлов (то есть соединения металлических элементов и кислорода), но многие керамические материалы (особенно современные) представляют собой соединения металлических элементов с углеродом, азотом или серой. По атомной структуре они чаще всего кристаллические, хотя могут содержать и комбинацию стеклообразных и кристаллических фаз. Различные структуры и химические ингредиенты обусловливают общепризнанные свойства керамики, которые имеют длительный срок службы, в том числе: механическую прочность, несмотря на хрупкость; химическую стойкость к разрушающему воздействию кислорода, воды, кислот, щелочей, солей и органических растворителей; твердость, способствующую износостойкости; тепло- и электропроводность, значительно более низкую, чем у металлов; способность принимать декоративную отделку.
В этой статье описывается связь между свойствами керамики и ее химической и структурной природой. Однако прежде чем приступить к описанию, необходимо отметить, что существуют исключения из некоторых определяющих характеристик, описанных выше. Например, по химическому составу алмаз и графит, представляющие собой две различные формы углерода, считаются керамикой, хотя они и не состоят из неорганических соединений. Существуют также исключения из стереотипных свойств, приписываемых керамике. Если вернуться к примеру с алмазом, то этот материал, хотя и считается керамикой, имеет теплопроводность выше, чем у меди — это свойство ювелиры используют для того, чтобы отличить настоящий алмаз от имитаторов, таких как кубический цирконий (монокристаллическая форма диоксида циркония). Действительно, многие керамики обладают хорошей электрической проводимостью. Например, поликристаллическая (многозернистая) версия диоксида циркония используется в качестве датчика кислорода в автомобильных двигателях благодаря своей ионной проводимости. Кроме того, было показано, что керамика на основе оксида меди обладает сверхпроводящими свойствами. Даже известная хрупкость керамики имеет свои исключения. Например, некоторые композитные керамики, содержащие вискеры, волокна или частицы, препятствующие распространению трещин, демонстрируют дефектоустойчивость и прочность, не уступающие металлам.
Тем не менее, несмотря на такие исключения, керамика в целом обладает такими свойствами, как твердость, тугоплавкость (высокая температура плавления), низкая электропроводность и хрупкость. Эти свойства тесно связаны с определенными типами химической связи и кристаллической структурой, присутствующей в материале. Химическая связь и кристаллическая структура по очереди рассматриваются ниже.
