دید کلی

برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت‌هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی‌توان به‌صورت تئوری آن را بیان کرد. 

مراحل ساخت شیشه

ذوب

کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولیدشیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتینهستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.

بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با 1200 درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد.

در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود. 

شکل دهی

شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند. 

تابکاری

به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:

• اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.
  
• دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.
  
  تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.
  
  با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.

سخن آخر

تمام انواع شیشه‌های تابکاری شده باید تحت عملیات تکمیلی خاصی قرار گیرند. این عملیات در عین آنکه نسبتا ساده اند، از اهمیت بسیاری نیز برخوردارند و مشتمل بر موارد زیرند:

تمیزکاری ، سنگ زنی ، پرداخت ، برش ، ماس زنی ، لعاب کاری ، درجه بندی و شابلن زنی. هرچند که لازم نیست تمام این عملیات روی همه کالاهای شیشه‌ای صورت گیرد، اما تقریبا همواره یک یا چند تای آنها مورد نیاز خواهد بود. 

 

مقدمه

انسان حتی پیش از اینکه خود شیشه بسازد، شیشه‌های طبیعی نظیر فولگوریت و کوارتز را کشف نموده و از آنها در موارد گوناگون استفاده کرده است. کسی از نخستین شیشه‌گر چیزی نمی‌داند. تاریخ ساختن نخستین شیشه نیز معلوم نیست. 

فینیقی‌های شیشه‌گر

بنابر یک داستان قدیمی ، فینیقی‌ها برحسب تصادف ، نخستین شیشه را ساخته‌اند. داستان ، روایت بر مسافران یک کشتی دارد که در سوریه لنگر انداخته بودند. آنها برای درست کردن اجاق ، چون سنگی نیافته بودند، از قطعه‌هایی از بار کشتی که پودر رختشویی بود، استفاده کرده بودند. هنگام پختن غذا ناگهان مشاهده کرده‌اند که در اثر حرارت اجاق ، قطعه‌های سود با شنهای دور خود ترکیب شده و به شیشه تبدیل شده‌اند. البته ما دلیلی بر درستی یا نادرستی این داستان نداریم. 

سیر تحولی و رشد

در تاریخ می‌خوانیم که به احتمال ، ده‌هزار سال پیش از میلاد مسیح در کشور مصر یا سوریه ، یک نوع شیشه ابتدایی ساخته شده است. ولی مدارکی دال بر صحت این موضوع در دست نیست، ولی یقین داریم که در 300 سال پیش از میلاد ، در مصر کارگاههای کوچک شیشه‌گری وجود داشته است و شیشه را از ماسه و سود می‌ساختند. می‌توان گفت در آن تاریخ ، وسایل شیشه‌ای جزو اشیاء تجملی مورد استفاده درباریان و توانگران قرار گرفته است.

اکنون در موزه بریتانیا ، قدیمی‌ترین ظرف شیشه‌ای را می‌توان دید که 70 سال پیش از میلاد در رم ساخته و پرداخته شده است. بعدها در سده‌های 11 و 12 میلادی ، مسلمانان در تکمیل هنر شیشه‌گری کوشیده‌اند.

در سده سیزدهم میلادی ، اروپائیان ، شیشه رنگی را ساختند و از آن ، جهت تزئین کلیساها استفاده کردند. اما در آن زمان ، یک وسیله شیشه‌ای ، حاصل مدتها تلاش و کوشش یک هنرمند بود و این کار دستی قیمت سرسام‌آوری داشت. تنها از اوایل سده نوزدهم است که ماشین شیشه‌سازی به روش فشردن ماده مذاب آن اختراع شد و وسایل گوناگون و ارزان‌قیمت شیشه‌ای متداول گردید. 

کاربردهای امروزی شیشه

امروزه ، شیشه همه جا در خدمت انسان است. این ماده ، نه‌تنها ظرفهای خوراکی ما را تشکیل می‌دهند، بلکه از اتومبیل و هواپیما گرفته تا سفینه‌هایی که راه کره‌های دیگر را در پیش می‌گیرند، بطور قطع شیشه دارند. بویژه این که همین شیشه بود که به صورت عدسی در آمد و چشم انسان کنجکاو را به سوی آسمانها باز کرد و به صورت وسیله‌ای برای دیدن نادیدنی‌ها در آمد. امروزه نیز در آزمایشهای علمی بیشمار ، وسایل شیشه‌ای ، مورد نیاز پژوهشگران جهان است. 

منبع.http://daneshnameh.roshd.ir

شیشه ، مایعی می‌باشد که بسیار سرد شده است و در حرارتی پایین‌تر از نقطه انجماد آن ، در حالت مایع قرار دارد و بطور عمومی ، جسمی است شفاف که نور بخوبی از آن عبور می‌کند و پشت آن بطور وضوح قابل روئیت می‌باشد.

ادامه مطلب

بسیاری از دستگاه های الکترونیکی مهمی که امروزه توسط مردم مورد استفاده قرار می گیرند، بدون وجود سرامیک ممکن نخواهند بود. تحقیق جدیدی که در مجله ی انجمن سرامیک امریکا چاپ شده است، کاربرد مواد سرامیکی را در توسعه ی دستگاه های تکنولوژیکی، شامل ارتباطات سیار و تصویربرداری فراصوت، نشان می دهد. به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترو نیوز) و به نقل از ساینس دیلی، محققین، به رهبری پال مورالت از موسسه ی تکنولوژی فدرال سوئیس، محدوده ی مواد سرامیکی را مرور کرده و نقش حیاتی را که مواد فیزوالکتریک در پیشرفت تکنولوژی بازی می کنند، مورد بررسی قرار دادند. مواد فیزوالکتریک، مواد سرامیکی وظیفه داری هستند که نقش ویژه ای را در ارتباطات راه دور و تصویربرداری فراصوت بازی می کنند چرا که این قابلیت را دارند که سیگنال های الکتریکی را به شکل کارامدی به نوسانات مکانیکی تبدیل نمایند و برعکس. فیزوالکتریسیته به توانائی برخی از مواد، عمدتا کریستال ها و سرامیک ها، برمی گردد که در هنگام فشردگی می توانند الکتریسیته تولید نمایند. در طول بیست سال گذشته، سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) تبدیل به یک تکنولوژی تثبیت شده با کاربردهای فراوان شده اند. این تکنولوژی در ترکیب با صفحات فیزوالکتریک (فیزو-MEMS) منجر به کسب مزایای مهمی می شود. خاصیت الکترومکانیکی ذاتی فیزو-MEMS مبتنی بر صفحات نازک AIN که از تحول ایجاد شده در تکنولوژی تلفن همراه ناشی می شود، امکان ایجاد تلفن های همراه کوچک تر و کاهش شدت تشعشع مایکرویو را فراهم می آورد. در بین مواد صفحات نازک فیزوالکتریک، PZT اخیرا بیشتر نویدبخش بوده و احتمالا برای کاربردهای در حجم انبوده مورد استفاده قرار خواهد گرفت. انتظار می رود هدهای جوهر افشان پرینت که دارای کیفیت بسیار بالا می باشند، گام بزرگ بعدی در فیزو-MEMS باشند. استفاده از PZT MEMS در سنسورهای حرکتی، سنسورهای لرزشی، و آینه های نوری، درایوهای گرداننده ی ساعت مچی، و زنگ اخبارها در فرکانس های متفاوت امکان پذیر می باشد. نویسندگان این مقاله می گویند: "کاربردهای بسیار دیگری طی تحقیقات بوجود خواهد آمد، مانند مهار انرژی، سیستم های نوسانی برای ساعت ها، آرایه های آیینه ای، و اسکنرها."

سراميک­ها موادي سخت اما شکننده‌اند. اکنون محققين دريافته‌اند که افزودن نانولوله‌هاي کربني به مواد سراميکي مي‌تواند موجب افزايش مقاومت به شکست آنها شود.

از زمان کشف نانولوله‌هاي کربني تاکنون، محققين علوم سراميک در پي استفاده از خواص بي‌نظير اين ساختارهاي کربني در ساخت سراميک­هاي بسيار مقاوم به شکست بو‌ده‌اند. بنا به اظهارات دکتر کانت از دانشگاه کاليفرنيا-ديويس، چنين مواد بادوامي را مي‌توان جايگزين سراميک­هاي معمولي نمود. مثلاً از اين مواد مي‌توان در ساخت دنده‌ها و ساير  قسمت­هاي راکتورها و تجهيزات صنايع غذايي و غيره استفاده نمود.

اين محقق به همراه همکارانش در تحقيقات جديدشان قصد مقاوم ساختن سراميکي را دارد که از نانوکريستالهاي آلومينا ساخته شده است. اين سراميک­هاي نانوکريستالي، نسبتاً سخت اما شکننده‌اند.

محققان ديگر در تحقيقات قبلي، نانولوله‌هاي کربني را در طي فرآوري آلومينا به آن افزوده بودند. در بهترين شرايط، مقاومت به شکست ما‌دة کامپوزيت حاصل فقط 24 درصد افزايش يافته بود. در اين تحقيقات از نانولوله‌هاي چندجداره استفاده شده بود.

محققين دانشگاه کاليفرنيا-ديويس احتمال مي‌دهند که دماي فرآوري بالا موجب تخريب ساختار بسياري از نانولوله‌هاي افزوده شده به آلومينا شود. آنها همچنين پيش‌بيني مي‌کنند که افزودن نانولوله‌هاي تک‌ديواره نتايج بهتري نسبت به انواع چند جداره به دنبال داشته باشد.

اين محققين در تحقيقات اخير خود، پودر آلومينا را با نانولوله‌هاي تک‌ديواره مخلوط کرده و ذرات حاصل را تحت فشار، حرارت و پالس­هاي جريان الکتريکي قرار دادند.

اين فرآيند در دماي پايين‌تري نسبت به فنون معمولي پخت کامپوزيت­هاي سراميک-نانولوله انجام مي‌شود.

در اين کار تحقيقاتي، با افزودن 5.7 در‌صد نانولوله به مادة سراميکي، مقاومت به شکست محصول 200 درصد  افزايش يافت و با رسيدن ميزان نانولوله در محصول به 10 در‌صد، مقاومت به شکست آن به سه برابر سراميک معمولي رسيد. نتايج اين تحقيقات در شمارة ژانويه  2003 مجلة Nature  Materials منتشر شد.

ريچارد سيگل از مؤسسة پلي‌تکنيک رنسلار که در زمينة افزايش مقاومت به شکست سراميک­هاي آلومينا–نانولوله کار مي‌کند اظهار مي‌دارد: "استفاده از نانولوله‌هاي تک‌ديواره و نيز بهره‌گيري از روشهاي پخت سريع سراميک، نکته اصلي در رسيدن به چنين نتايجي است."

وي همچنين به قيمت بالاي نانولوله‌هاي تک‌جداره‌ اشاره و بيان داشت قيمت نانولوله‌ها، دومين اصل در استفاده از اين مواد در تجهيزات فضايي و ادوات پزشکي است. (پايان نقل قول از خبرنامه نانوتكنولوژي شماره 32)

تحليل

ضعف عمده در مواد سراميکي عدم انعطاف‌پذيري آنها مي­باشد که باعث ايجاد محدوديت در کاربرد آنها شده است. چنانچه قبلاً نيز اشاره شد به کمک نانوتکنولوژي مي‌توان اين ضعف مهم را برطرف کرد (توليد مواد سراميكي انعطاف‌پذير به كمك نانوتكنولوژي). اما خبر فوق به اين موضوع اشاره دارد که مي­توان با نانولوله­هاي کربني تک­ديواره، نيز  مقاومت به شکست اين مواد را افزايش داد که اين موضوع در کاربردهاي فعلي اين مواد تاثيرات شگرفي ايجاد خواهدکرد و قابليت­هاي آنها را افزايش خواهد داد. شايد واقع‌بينانه باشد که بگوييم مواد سراميکي در آينده و با توسعة نانوتکنولوژي و تجاري­شدن آن، محدودة وسيعي از کاربردها را به خود اختصاص خواهد­ داد. زيرا علاوه بر خواص ذاتي سراميک­ها مانند کارايي در دماي بالا، سبکي، مقاومت به خوردگي و خواص مطلوب الکتريکي، وقتي انعطاف پذيري و مقاومت به شکست زياد نيز به اين مزيت­ها اضافه شود از سراميک­ها موادي ساخته خواهد شد که تقريباً در اکثر شرايط محيطي کارايي خوبي داشته باشند و بتوانند در آينده جايگاه مهمي را به خود اختصاص دهند.

با توجه به توسعة خوبي که در کشور حداقل در زمينة سراميک­هاي سنتي ايجاد شده است، توجه به نانوتکنولوژي مي­تواند در اين زمينه پيشرفت­هاي وسيعي در آينده در اين صنايع ايجاد كند.

به طور کلی فریت به آن دسته از مواد مغناطیسی اطلاق می‌شود که جزء اصلی تشکیل دهنده آنها اکسید آهن است و پارامترهای مغناطیسی مطلوبی نظیر ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی، اندوکسیون اشباع و مقاومت ویژه الکتریکی بالا ( درحدود 10¹² Ωcm) از جمله اصلی ترین خصیصه‌های آنها به شمار میرود. بدین جهت کاربردهای بسیار وسیعی را در زمینه صنایع برق، الکترونیک، مخابرات، کامپیوتر و… به خود اختصاص داده‌اند.

ادامه مطلب

سیمان مخلوط غنی شده کلسیمی (‪ (cem cement‬توسط یک پژوهشگر و مخترع ایرانی در کشور فرموله و تولید شد.

به گزارش ایرنا به نقل از دبیرخانه جشنواره دندانپزشکی شهید دکتر احمد هدایت، سیمان مخلوط غنی شده کلسیمی طی مراسمی در هشتمین جشنواره علمی - پژوهشی شهید دکتر احمد هدایت معرفی و از سازنده آن تقدیر می‌شود.

این پژوهش با هدف ساخت ماده دندانی در درمان‌های اندودونتیکس (معالجه ریشه دندان) توسط دکتر "سعید عسگری" استاد گروه اندودونتیکس و مرکز دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی انجام شده است.

این طرح موفق به کسب رتبه نخست نوآوری و اختراع هشتمین جشنواره علمی پژوهشی شهید احمد هدایت شده است و از نظر کیفیت با ماده مشابه آن (‪(MTA‬ برابری می‌کند.

دکتر عسگری با اشاره به اینکه قیمت ‪ MTA‬گرمی ‪ ۵۰‬هزار تومان (بسیار گرانتر از قیمت طلا در کشور) است گفت: تولید سیمان مخلوط غنی شده کلسیمی هنوز در کشور وارد تجاری نشده اما آنچه مسلم است در صورت تولید تفاوت معنی‌داری با مشابه خارجی خواهد داشت.

وی افزود: این اختراع در اداره کل ثبت شرکت‌ها و مالکیت صنعتی به ثبت رسیده است و از سوی دیگر گروه مواد دندانی دانشکده دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران و نیز مرکز تحقیقات علوم دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی به عنوان معتبرترین مراجع تخصصی کشور در حوزه دندانپزشکی و مواد آن مورد تایید قرار گرفته است.

عسگری اظهار داشت: همچنین دفتر سلامت دهان و دندان حوزه سلامت وزارت بهداشت درمان و آموزش پزشکی و نیز اداره کل تجهیزات پزشکی وزارت بهداشت نظریه کارشناسی مثبت خود را در زمینه مجوز استفاده کلینکی و نیز تولید این ماده اعلام کرده‌اند.

وی ادامه داد: در حال حاضر مراحل ثبت بین‌المللی این ابداع در سازمان جهانی مالکیت معنوی (‪ (WIPO‬واقع در ژنو و دفتر ثبت اختراعات آمریکا در حال انجام است و امید است که در صورت اتمام موفقیت آمیز این فرایند به کسب حق ثبت اختراع ‬نایل شود.

گفتنی است همزمان با برپایی هشتمین جشنواره دندانپزشکی شهید دکتر احمد هدایت طی مراسمی از نفرات برتر رشته دندانپزشکی در حوزه‌های مختلف نوآوری، ابداع، ترجمه و غیره در تالار علامه امینی دانشگاه تهران با حضور معاون پژوهشی وزارت بهداشت درمان وآموزش پزشکی کشور و نیز جمعی از مسولان، صاحبنظران و پژوهشگران تقدیر می‌شود.

این جشنواره با هدف تشویق پژوهشگران و گسترش رویکرد تحقیقاتی در حل معضلات دندانپزشکی و نیز ارج نهادن به فعالیت‌های انجام شده در حوزه دندانپزشکی دوم اسفندماه برپا می‌شود.

منبع: خبرگزاری جمهوری اسلامی ایران http://www.irna.com

مواد نانوساختار هم‌اكنون در حال پيدا کردن مصارف گسترده‌اي به ويژه در الكترونيك، مكانيك، فوتونيك، مغناطيس و مواد زيست دارويي مي‌باشند. مواد نانوساختاري در مقايسه با مواد مشابهي كه داراي همان تركيب بوده ولي اندازه كريستالي معمولي دارند، داراي خواص بسيار بهتري هستند. خواص مكانيكي اين مواد نيز به علت اندازه مناسب ذراتشان بسيار مطلوب است [1].
اصلاح سطوح فلزي براي دستيابي به مقاومت در برابر سايش و خوردگي، روشي مناسب از لحاظ تجاري مي‌باشد. كروم سخت (ترسيب شده با الكترود) يكي از موادي است كه به صورت گسترده براي پوشش‌هاي محافظ به كار مي‌رود. پوشش‌هاي سراميكي ـ چه به شكل تك فازي و چه به شكل كامپوزيتي ـ نيز معمول مي‌باشند و با استفاده از روش پلاسما ـ اسپري به كار مي‌روند. در اين روش، ماده پوشاننده (غالباً به شكل پودر) درون يك جريان پلاسما پاشيده شده، در آن گرم شده، به سوي سطح مقصد شتاب داده مي‌شود. پس از پوشاندن سطح، سراميك به سرعت سرد شده و يك لايه پوششي ايجاد مي‌كند [2و3].
هر دو روش پوشش با كروم و سراميك داراي مشكلات مختلفي است كه مي‌تواند كاربرد آنها را محدود كند. در روش پوشش‌دهي الكترودي با كروم، از مواد خطرناكي استفاده مي‌شود. استفاده از انواع روش‌هاي حفاظت از محيط زيست، استفاده از كروم سخت را بسيار گران قيمت مي‌كند. پوشش‌هاي پلاسما ـ اسپري سراميكي با در نظر گرفتن هزينه‌هاي تميزكاري ارزان‌تر از كروم مي‌باشند؛ ولي ترد بوده و در چسبندگي به سطح داراي محدوديت مي‌باشند كه براي كروم سخت نيز به عنوان مشكل به حساب مي‌آيد، لذا نياز به مواد بهتر براي 

ادامه مطلب

به طور كلي مواد مغناطيسي به دو دسته سخت­مغناطيس (نظير آهنرباهاي دائم) و نرم­مغناطيس (نظير مواد مغناطيسي با پسماند مغناطيسي كم) تقسيم­بندي مي­شوند:

1- آهنرباهاي دائم سراميكي

مواد مغناطيسي دائم به دسته­اي از مواد اطلاق مي­شود كه خاصيت مغناطيسي خود را پس از حذف ميدان مغناطيسي خارجي حفظ مي­كنند و كاربردهاي وسيعي را به خود اختصاص داده­اند. به عنوان مثال مي­توان از كاربرد آنها در يخچال­ها، موتورهاي جريان مستقيم، نگهدارنده­ها، دستگاه­هاي سنجش، بلندگوها و بسياري موارد ديگر نام برد.
اكثر آهنرباهاي دائمي تجارتي، از فريت­هاي سخت­مغناطيس سراميكي تشكيل شده­اند كه حاوي اكسيدهاي مختلفي مي­باشند. البته قيمت مواد اوليه فريت­هاي سخت­مغناطيس، در مقايسه با مواد مورد نياز براي آهنرباهاي فلزي نظير آلياژ AlNiCo و يا تركيبات آلياژهاي كمياب خاكي، كمتر مي­باشد. همچنين لازم به ذكر است كه فريت­هاي سخت­مغناطيس سراميكي، به لحاظ دارا بودن ميدان­هاي پسماندزداي (Hc) قوي­تر در مقايسه با آهنرباهاي فلزي نظيرAlNiCo، مي­توانند در ابعاد كوچكتري، بدون اينكه مواجه با خطر ميدان­هاي آهنربازدا باشند، تهيه شوند.

فريت­هاي سخت­مغناطيس سراميكي از نوع هگزاگونال، يك بخش از خانواده اكسيدهاي كمپلكس با فرمول عمومي MO.6Fe2O3 مي­باشند كه MO معرف اكسيدهاي: باريم، استرانسيم، سرب و يا تركيبي از اين عناصر مي­باشند. از مواد مهم تجارتي در اين گروه مي­توان به فريت­هاي باريم با فرمول BaO.6Fe2O3 و فريت استرانسيم با فرمول SrO.6Fe2O3 اشاره كرد.

در اين راستا از افزودني­هاي مختلفي نظير Sio2 يا AL2O3 بمنظور افزايش ميدان پسماندزداي (Hc) و كمك زينتر، استفاده مي­گردد. سراميك­هاي مغناطيسي همچنين بر مبناي ميزان نظم ريزساختارشان كه در پروسه توليد قابل كنترل مي­­باشد، به دو گروه تقسيم مي­شوند:

نوع اول مگنت­هاي آنيزوتروپ­ (جهت­دار)، كه داراي يك محور ترجيهي مغناطيسي مي­باشند و نوع دوم مگنت­هاي ايزوتروپ (غيرجهت­دار)، كه داراي يك بافت ريزساختاري جهت­دار نمي­باشند و خواص مشابهي را در جهات مختلف از خود نشان مي­دهند. همچنين در مگنت­هاي جهت­دار آنيزوتروپ بخاطر وجود يك محور يكسان، انرژي مغناطيسي ماكزيمم مي­باشد.

كاربرد مواد مغناطيسي دائم بر پاية عملكرد ويژه مغناطيسي­شان مي­باشد و در سيستم­هاي فضانوردي، كامپيوتر، الكترونيك، پزشكي، صنعت خودروسازي، صنايع نظامي، وسايل انتقال اطلاعات و غيره مشاهده مي­شوند. در واقع فريت­هاي سخت مغناطيس سراميكي در بسياري از موارد مورد استفاده قرار مي­گيرند: از اسباب­بازي­هاي ساده و قفل­هاي كابينت گرفته تا موتورهاي الكتريكي DC.

آهنرباهاي بزرگ در سپراتورهاي مغناطيسي براي تغليظ مينرال­ها و فيلترهاي آبي و آهنرباهاي كوچك در صفحات نمايشگر اطلاعات مورد استفاده قرار مي­گيرند. در صنعت، آهنرباهاي دائم سراميكي به چندين گروه تقسيم مي­شوند: سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 1، از مواد ارزان قيمت ساخته مي­شوند و كاربرد­­هايي نظير: قفل­هاي ساده، كوپل­هاي مغناطيسي هم­محور براي كنتور­هاي آب و ياتاقان­هاي بدون اصطكاك در كنتورهاي برق را به خود اختصاص داده­اند.

سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 2، در موتورهاي DC مورد استفاده در خودروها، موتورهاي پله­اي (Stepper Motors ) و كوپل­هاي مغناطيسي هم­محور مورد استفاده قرار مي­گيرند.

سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 5 ، بصورت آهنرباهاي حلقه­اي شكل در بلندگوها و جداكنندهاي مغناطيسي و ديسك­هاي مورد استفاده در كوپل­هاي مغناطيسي، مورد مصرف قرار مي­گيرند.

سراميك­هاي مغناطيسي مشهور به گروه 7 و 8، در موتورهاي DC ، موتورهاي Brushiess DC و ژنراتورها و محرك­هاي القايي خطي استفاده مي­شوند.

2- فريت­هاي نرم­مغناطيس

مواد نرم­مغناطيس بطور كلي با اعمال ميدان­هاي ضعيف مغناطيسي، خاصيت مغناطيسي از خود نشان مي­د­هند. وقتي نيروي اعمالي حذف مي­شود، خاصيت مغناطيسي باقيمانده در آن­ها تضعيف مي­گردد. اهميت نرم­مغناطيس­ها در بسياري از سيستم­هاي الكتريكي و الكترونيكي مشهود است.
مواد نرم­مغناطيس در سيستم­هاي توزيع نيرو، تغيير انرژي الكتريكي به مكانيكي و ارتباطات مايكروويو مورد استفاده قرار مي­گيرند. آنها همچنين به عنوان مبدل­هاي الكتريكي و مواد فعال جهت ذخيره­سازي اطلاعات در بسياري از سيستم­هاي اطلاع­رساني عمل مي­كنند. بسياري از كاربردهاي جديد آنها در اثر بهبود خواص و ويژگي­هاي اين مواد بوده است.

مواد اولية فريت­هاي نرم­مغناطيس، اكسيدهاي سراميكي هموژني هستند كه اكسيد آهن به عنوان جزء اصلي آنها مي­باشد. فريت­ها مي­توانند ساختار­هاي كريستالي متفاوتي را دارا باشند.

بطور كلي 3 ساختار كريستالي براي فريت­هاي تجاري امروزي شناخته شده است:

اولين كلاس داراي ساختار مگنتوپلامبايت هگزاگونالي است (مثل: BaFe12O19). دومين كلاس داراي ساختار گارنت مي­باشد كه به گارنت مغناطيسي يا فريت­هاي مايكروويو نيز شهرت دارد. فرمول عمومي اين گروه بصورت 3M2O3.5FeO3 يا M3Fe5O12 مي­باشد. يون­هاي فلزي در اين تركيب، در مقايسه با دو كلاس ديگر سه ظرفيتي هستند. در گارنت­هاي مغناطيسيM، معمولاً ايتريم (Y)+3 يا يكي از يون­هاي كمياب خاكي­ها نظير Gd+3 بصورت (Gd3Fe5O12) مي­باشد.

سومين كلاس داراي ساختار اسپينلي مي­باشد. در اينجا، اكسيدهاي آهن يا فلزاتي نظير: نيكل، منگنز، روي، منيزيم و كبالت بصورت منفرد يا تركيبي وجود دارند. كلاس اسپينلي نام خود را از مينرال غير مغناطيسي MgAl2o4 يا MgAl2o3 گرفته است و داراي ساختار مكعبي پيچيده­اي مي­باشد. در اسپينل­هاي مغناطيسي، يون دوظرفيتي Mg2+ مي­تواند توسط Cu2+، Co2+، Fe2+، Zn2+، Li2+ ، Mn2+، Ni2+، و يا در بيشتر مواقع با تركيبي از اين يون­ها جايگزين گردد. يون Al3+ نيز مي­تواند جانشين Fe3+ گردد.

اسپينل­هاي مغناطيسي داراي فرمول عمومي MFe2O4 يا MO.Fe2O3 مي­باشند.

نرم­مغناطيس­ها همچنين بر اساس محدوده فركانسي نيز تقسيم بندي مي­شوند:

فريت­هاي غير مايكروويو براي فركانس­هايي از محدوده شنوايي تا 500MHz

فريت­هاي مايكروويو براي فركانس­هايي در محدوده 100MHz-500GHz

فريت­هاي غير مايكروويو خود به دو بخش زير تقسيم مي­شوند:

فريت­ها با حلقه هيستريزيس مستطيلي شكل براي حافظه­هاي كامپيوتري

فريت­هاي خطي(مركب از فريت­هاي منگنز- روي و نيكل- روي) براي مبدل­ها و سلف­ها در فيلترها

فريت­هاي مايكروويو، فراهم كننده يك محيط غيرفعال با تلفات كم مي­باشند كه اجازه انتشار امواج را با تلفات ناچيز فراهم مي­كنند. در حقيقت با توجه به اينكه امواج الكترومغناطيس از دو مولفه الكتريكي و مغناطيسي تشكيل شده­اند، با برهم­كنش مولفه مغناطيسي موج با ممان­هاي مغناطيسي ماده و مولفه الكتريكي موج با مولفه دي الكتريكي فريت، رفتار موج الكترومغناطيس تحت تاثير پارامترهايي نظير قابليت نفوذ مغناطيسي، قابليت نفوذ دي­الكتريكي و آهنربايش ماده قرار مي­گيرد. با به كار بردن يك ميدان مغناطيسي DC خارجي، واكنشي بين سينگال مايكروويو و محيط انتشار موج( فريت) صورت مي­پذيرد كه امكان كنترل آن را فراهم مي­سازد.

بيش از 100 نوع تركيبات فريتي به عنوان فريت­هاي مايكروويو براي توليد تجهيزات مخابراتي معرفي شده­اند. مواد فريتي نرم­مغناطيس در وسايلي نظير: مبدل­ها، موتورها، ژنراتورها، سولونوئيدها، رله­هايDC و حفاظ­هاي مغناطيسي بكار برده مي­شوند. با وجود مقاومت الكتريكي بالا و خواص مغناطيسي خوب، از اين فريت­ها به عنوان يك هسته عالي براي فيلتر­ها در محدوده فركانسي 50 - 450KHz استفاده مي­شود.

با گسترش صنعت توليد تلويزيون در سال 1950، اهميت صنايع توليد فريت­ها بيشتر نمود پيدا كرد. هسته­هاي فريتي در سيستم تقارب اشعه الكترونيكي لامپ تصوير تلويزيون و ترانس­­هاي­ ولتاژ، مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين از فريت­هاي نرم در منابع تغذيه از نوع (Switch Mode) كه كاربردهاي وسيعي، در كامپيوتر و مخابرات دارد، استفاده مي­گردد.

در سال 1970 هسته­هاي فريتي بطور گسترده­اي براي فيلتر­ها در وسايل مربوط به سيستم­هاي مخابراتي مورد استفاده قرار گرفتند. در سال 1980 از هسته­هاي فريتي در منابع تغذيه فركانس بالا استفاده گرديد. اكثر فريت­هاي اسپينلي رايج، يكي از انواع فريت­هاي منگنز-روي و نيكل– روي مي­باشند كه در ترانسفورماتورها، سلف­ها و هدهاي ضبط صوت يا ويدئو به كار مي­روند.

عملكرد فريت منگنز- روي ترجيحاً براي فركانس­هايي تا 1MHz مي­باشد. بقيه فريت­هاي اسپينيلي نظير منيزيم- منگنز، نيكل- روي و فريت­هاي ليتيمي در تجهيزات مايكروويو، مورد استفاده قرار مي­گيرند. بقيه كاربردهاي مربوط به فريت­هاي نرم­مغناطيس شامل هسته­هاي حافظه، سنسورهاي دمايي، اجزاء موتورهاي الكتريكي، هسته­هاي ترانسفورماتورها و حذف­كنندهاي نويز الكتريكي مي­باشند.

از ميان فريت­هايي كه به آنها در اين مقوله اشاره شده است، فريت­هاي هگزاگونالي خواص ويژه­اي دارند كه آنها را براي استفاده در فركانس­هاي بالا (>100MHz) مناسب كرده است.

فريت­هاي نيكل- روي براي فركانس­هاي بالاتر از فركانس كاربردي فريت­هاي منگنز- روي ترجيح داده مي­شوند، زيرا داراي هدايت الكتريكي پائين­تري مي­باشند. از فريت­ها معمولاً به عنوان آنتن­هاي گيرنده در راديو­ها استفاده مي­شود و به جر‌‌أت مي­توان گفت تقريباً تمام گيرنده­هاي راديويي AM از اين آنتن­ها استفاده مي­كنند.

نكته قابل ذكر ديگر اينكه، شكل هسته­هاي فريتي با توجه به خواص مكانيكي و مغناطيسي ويژه طراحي مي­شود. به عنوان مثال اشكال مختلفي از هسته براي سلف­هاي داراي ضريب كيفيت بالا (Q-Factor) و اتلاف پايين مورد نياز مي­باشد.

توسعه بازار مربوط به فريت­هاي مايكروويو، وابسته به توسعه سيستم­ها و تجهيزات مخابراتي و نظامي نظير رادار و غيره مي­باشد. فريت­هاي مايكروويو نظير گارنت ايتريم-آهن به عنوان هدايت­كننده­هاي امواج براي انتشار امواج الكترومغناطيس و جابجاكنندهاي فازي (Phase Shiftr) استفاده مي­شوند. از ديگر كاربردهاي فريت­هاي مايكروويو مي­توان به ايزولاتورها، سيركلاتورها، اسيلاتورها، سوئيچ­ها و فيلتر­ها اشاره كرد.

مهندسان شاتل دیسکاوری در آزمایشاتی که طی روزهای اخیر نشان دادند که پرتاب شاتل در ۲۳ اکتبر جای هیچ گونه نگرانی ندارد. تلاش مهندسان شاتل در ناسا در حالی انجام خواهد شد که هم اکنون نگرانی هایی از سوی یک گروه کارشناسی مستقل درخصوص شکاف های ریز شکل گرفته در صفحات اصلی بال دیسکاوری مطرح شده است.
"وین هال" رئیس برنامه شاتل در ناسا به رهبران این آژانس این اطمینان را داد که معایب مشاهده شده در بدنه شاتل دیسکاوری آن قدر کوچک هستند که گازهای داغ نمی توانند در آنها آتش بگیرند.
بر اساس گزارش "اسپیس" وی همچنین به تکنیک های جدید آزمایشی ای اشاره کرد که پس از وقوع حادثه کلمبیا در سال ۲۰۰۳ انجام آنها آغاز شده است.
به گفته وی این تکنیک های جدید نشان می دهند شکاف های ایجاد شده در بخش هایی از بدنه شاتل دیسکاوری به رغم استفاده های مکرر از آن در انجام ماموریت های فضایی و عبور از دمای ۳ هزار درجه فارنهایت افزایش نیافته اند.
به گفته برخی مقامات ناسا، با توجه به اقدامات تعمیری صورت گرفته احتمال پرتاب بی خطر شاتل دیسکاوری بیشتر از خطرات احتمالی این ماموریت است.
به گزارش خبرگزاری فرانسه ، «واین هال» مسئول برنامه های شاتل در مصاحبه ای خبری گفت پس از چهار ساعت بحث فنی ما تصمیم گرفتیم که باید برای پرتاب شاتل ، خطری را بپذیریم.
وی در عین حال افزود: این به معنای آن نیست که ما درک کاملی از مشکلی که با آن مواجه هستیم داریم و قصد داریم برای حل آن به سختی تلاش کنیم.
هال با اشاره به پیچیدگی موضوع ، افزود: اگر خطر به قدری افزایش یابد که در پروازهای بعدی به سطح غیرقابل قبولی برسد ما قطعات آسیب دیده را تعویض خواهیم کرد یا این که برای آزمایش ، پرتابهای بعدی را به تاخیر خواهیم انداخت.
مرکز مستقل مهندسی و امنیت ناسا توصیه کرد به علت مشاهده درزهای بسیار ریز در بدنه بیرونی شاتل ، ۳ سرامیک گرمایی آن تعویض شود.
گرمای بدنه شاتل در زمان بازگشت آن به لایه های فشرده جو با سرعتی ۲۰ برابر سرعت صوت ممکن است به ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد.
به طور معمول سرامیکهای گرمایی به وسیله سطح شیشه ای سیاه رنگی پوشیده می شوند که بدنه را از این گرمای بسیار شدید محفوظ نگه می دارد.
هنگامی که این پوشش خارجی آسیب ببیند مقاومت بدنه شاتل نسبت به ذوب شدن ضعیف می شود.

به نقل از خبرنامه انجمن سراميك ,پروفسور واهاگ مارقوسيان

سراميك‌هاي پيشرفته به دليل برخورداري از ويژگيهايي چون پايداري در دماهاي بالا، استحكام زياد و مقاومت بالا در برابر خوردگي، خواص مغناطيسي و الكتريكي خاص و منحصربه‌فرد (چون پيزوالكتريسيته، ابررسانايي، عايق‌بودن يا نيمه‌هادي‌بودن و …) و ساير خواص در بسياري از صنايع در ليست اجزاي بسيار مهم و استراتژيك قرار گرفته‌اند. مثلا" در ماشين‌سازي و ساخت قطعات صنعتي، خواصي چون استحكام و مقاومت در برابر سايش و خوردگي آنها، بسيار اهميت دارد.
در صنايع شيميايي، مقاومت خوب اين مواد در برابر اسيدها و ساير مواد خوردنده بسيار مورد توجه مي‌باشد. در صنايع هوا-فضا مقاومت اين مواد در برابر حرارت اهميت دارد، و در صنايع الكترونيك و ارتباطات به علت خواص نوري و الكتريكي خوبي كه دارند، از اجزاي مهم محسوب مي‌شوند. امروزه سراميك‌ها در قسمتهاي مختلف صنايع اتومبيل‌سازي نيز روزبه‌روز كاربرد بيشتري مي‌يابند. چه در سيستم ترمزها و چه در موتورها و ساير اجزاء.
در 60 سال اخير در مورد 25 گروه مختلف از سراميك‌هاي پيشرفته، تحقيقات وسيعي صورت گرفته و بسياري از آنها به توليد رسيده‌اند. در سالهاي اخير، شكوفايي و گسترش صنايع الكترونيك و همچنين كاربرد وسيع سراميك‌هاي پيشرفته در صنايع مربوط به تكنولوژي پزشكي و اتومبيل‌سازي، موجب رشد چشمگير بازار سراميك‌هاي پيشرفته گرديده‌است و اكنون اين سراميك‌ها رقمي حدود 50 ميليارددلار را به خود اختصاص داده‌اند (بدون احتساب سراميك‌هاي سنتي، شيشه و مواد نسوز معمولي). اين بازار از نرخ رشد سالانه‌ا‌ي در حدود 7-6 درصد برخوردار بوده و پيش‌بيني مي‌شود كه نرخ رشد آن در سالهاي آينده همچنان افزايش يابد.
موادي كه در سالهاي آينده از اهميت روزافزون برخوردار خواهندبود، موادي چون شيشه‌هاي پيشرفته، كربن و كامپوزيت‌ها مي‌باشند. بطور مثال در سالهاي اخير توجه زيادي به كامپوزيت‌هاي زمينة سراميكي معطوف شده‌است (به‌خصوص به انواعي از اين مواد كه در دماهاي بالا قابل استفاده هستند). مواد كربني و تكنولوژي‌هاي مربوطه نيز مورد توجه زيادي قرار دارند. سراميك‌هاي پيشرفته در سالهاي آينده احتمالا" كاربردهاي بسيار حساس و دقيق‌تري در زمينه‌هاي مختلف پيدا خواهندكرد كه برخي از آنها به قرار زير مي‌باشند :
ابررساناهاي سراميكي كه اخيرا" نمونه‌هايي از آنها در كابلها و مبدلهاي الكتريكي بكار گرفته شده‌است و احتمالا" سال آينده وارد بازار خواهندشد.
مغناطيس‌هاي فريتي كه امروزه بازاري به ارزش حدود يك ميليارد دلار را به خود اختصاص داده‌اند، همچنان به گسترش پيشرفت خود ادامه داده و با خواص نوين و بهينة خود، پاسخگوي نيازهاي جديد بازار در بخشهاي مختلفي چون الكترونيك و اتومبيل‌سازي خواهندبود. در صنايع تلفن‌سازي نيز سراميك‌هاي پيشرفته، ساخت تلفنهاي همراه كوچك را امكان‌پذير مي‌سازند.
در تكنولوژي زيستي (بيوتكنولوژي) در مورد كاشت‌هاي ميكروني‌ا‌ي تحقيق مي‌شود كه قرار است به صورت ميكرو رآكتور در بدن كار كنند. پس به حسگرهاي سراميكي در مقياس نانومتري نياز خواهيم‌داشت.
ساختارهاي گياهي با سيستمهاي بهينه‌شدة الياف وكانالهاي خود عينا" در مورد ساختارهاي سراميكي شبيه‌سازي شده‌اند و قرار است بعنوان سيستمهاي بسيار مؤثر كاتاليزوري بكار گرفته‌شوند.
درتكنولوژي ساخت كامپيوترها نيز امكان وقوع تحولاتي در راستاي استفاده ازتراشه‌هاي si-sic بجاي تراشه‌هاي فعلي سيليكوني وجود دارد. اين موضوع امروزه شديدا" مورد پژوهش و تحقيق قرار گرفته‌است. در صنايع اتومبيل‌سازي روزبه‌روز از قطعات الكتريكي بهرة بيشتري گرفته مي‌شود و استفاده از قطعات سراميكي مينياتوري در اين زمينه بسيار حياتي است.
امروزه شركتهاي بزرگ صنعتي در جستجوي روشهايي هستند كه محصولات خود را هرچه كوچك‌تر، سبك‌تر، هوشمندتر و چندمنظوره‌تر سازند. حركت به سوي چنين محصولاتي به ياري تكنولوژي‌هايي مانند نانوتكنولوژي امكان‌پذير خواهدبود.
به ياري نانوتكنولوژي، امكان تأثيرگذاري بر ساختار اتمي مواد وجود دارد. در آن صورت، مواد را مي‌توان كاملا" بر اساس خواص مورد انتظار به گونه‌ا‌ي كاملا" آزادانه طراحي نمود و به خواص و كيفيت‌هاي كاملا" نويني دست يافت. در اين راستا مواد سراميكي نيز نقش اساسي خواهندداشت.
به‌طور خلاصه مي‌توان گفت كه در آغاز قرن 21، حوزه‌هايي چون فوتونيك، علوم زيستي و فن‌آوري مواد در مقياس نانو بعنوان مهمترين قلمروهاي پيشرفت علمي و صنعتي معرفي شده‌اند و سراميك‌ها در تمامي اين حوزه‌ها، نقش راهبردي خواهندداشت.
اما در كشور ما تا چه حد به اين حوزه‌هاي نوين كاربرد سراميك‌ها و مواد نو توجه شده‌است؟ حوزه‌هايي كه محصولات آنها بسيار استراتژيك بوده و ارزش افزوده‌ا‌ي تا 100 برابر بيشتر از محصولات معمولي سراميكي دارند. متأسفانه عليرغم صحبتهاي زياد و برقراري جلسات متعدد در مكانهاي مختلف و برگزاري كنفرانس‌ها، در اين زمينه هنوز گامهاي عملي برداشته نشده‌است. به‌نظر مي‌رسد كه نخستين گام در اين راستا، تعيين استراتژي گسترش صنعت سراميك (يا به‌طور كلي مواد مهندسي) براي سالهاي آينده و برنامه‌ريزي براي دستيابي و گسترش برخي از فن‌آوريهاي فوق‌الذكر مي‌باشد. آنگاه جهت هدايت تحقيقات در زمينه‌هاي داراي اولويت و دستيابي به تكنولوژيهاي مربوطه و حمايت جدي از سرمايه‌گذاران براي ورود به برخي از اين عرصه‌هـا، بايـد از سوي دولت گامهاي اساسي برداشته‌شود؛ چرا كه اگر امروز در اين زمينه‌ها فكر اساسي نشود و برنامه‌ريزي اصولي انجام نگيرد، فردا بسيار دير خواهدبود.

براي نخستين بار در کشور يک دانشجوي مهندسي پزشکي دانشگاه صنعتي امير کبير موفق به ساخت « سيمان استخوان سراميکي » با فرمولاسيون مشابه استخوان شد.

سيمان استخواني در جراحي هاي کلينيکي، به عنوان « پرکننده هاي استخواني» و « تثبيت کننده هاي پروتز ها و ايمپلنت ها» استفاده مي شود.  « محمود ربيعي» سازنده اين ماده ، به خبرنگار گروه علمي ايرنا گفت:   اين سيمان که بر فاز معدني استخوان هيدروکسي آپاتيت ساخته شده، از موادي همچون کلسيم، فسفر، سديم و پتاسيم تشکيل شده که به طور طبيعي در محيط فيزيولوژيکي بدن وجود دارد و از اين رو از زيست سازگاري خوبي بر خوردار است. 

وي افزود: استخوان انسان به صورت کامپوزيتي از فاز پيوسته « کلاژني» تشکيل شده و در آن کريستالها ي کوچک کلسيم فسفاتي ( عمدتا هيدروکسي آپاتيت کربناته) پخش شده و به همين علت مي توان از سيمانهاي هيدروکسي آپاتيتي به عنوان جايگزين و پرکننده در عيوب استخواني بدون اينکه کوچکترين مشکلي براي عضو معيوب به وجود آورد، استفاده کرد.

ربيعي اظهار داشت: اين مواد پس از واکنشهاي نهايي در محيط بدن به هيدروکسي آپاتيت تبديل شده و ازاين رو مي تواند مستقيما جايگزين بافت استخوان شود.

به گفته اين دانشجوي دکتراي مهندسي پزشکي، خواص مکانيکي، زمان گيرش، سهولت کاربردي و تزريق پذيري و مدت زمان کم تبديل شدن به فاز معدني استخوان، از پارامتر هاي مهم در اين سيمانها است.

وي، با بيان اينکه استحکام اين سيمان استخواني سراميکي بالاتر از مشابه خارجي آن است، گفت: استحکام مشابه خارجي اين سيمان در حدود 30 مگا پاسکال است در صورتي که نمونه تهيه شده، بالاي 40 مگا پاسکال استحکام دارد.  ربيعي افزود: نمونه هاي مشابه اين سيمان بيشتر در جراحي هاي استخوان جمجمه کاربرد  دارد و به علت استحکام پايين، نمي توان از آنها در جاي ديگر بدن  استفاده کرد. وي با بيان اينکه استحکام بيشتر و بالاتر اين سيمانها سبب استفاده آنها در نقاط بيشتري از بدن مي شود، اظهار اميدواري کرد که اين سيمان پس از طي مراحل آزمايشهاي کلينيکي، از قابليت استفاده در ساير نقاط  بدن برخوردار باشد.

اين دانشجوي مهندسي پزشکي، با بيان اينکه در حال حاضر سيمانهاي استخواني مورد استفاده، عموما بر پايه پليمر بنا شده و مشکلات زيستي بسياري دارد، گفت: سيمانهاي پليمري به علت ايجاد گرماي  زياد ممکن است سبب انبساط رگهاي خوني و در نتيجه باعث سکته قلبي شده و در صورت آزاد شدن يونهاي آن در بدن، باعث بروز سرطان نيز مي شود.

وي گفت: معروفترين سيمانهاي پليمري، سيمان « اکريليکي پلي متيل متا اکريليت» است که در جراحيهاي ارتوپدي به عنوان عامل تثبيت پروتز ها به کار مي رود.

سيمان استخوان سراميکي ياد شده با حمايت پژوهشکده سراميک پژوهشگاه مواد و انرژي ساخته شده است.

مقدمه : زمان ظهور نانوسراميك‌ها را مي‌توان دهة 90 ميلادي دانست. در اين زمان بود كه با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميكي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد، اما روشهاي فرآوري آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پيدايش نانوتكنولوژي، نانوسراميك‌ها هرچه بيشتر اهميت خود را نشان دادند. در حقيقت نانوتكنولوژي با ديدگاهي كه ارائه مي‌كند، تحليل بهتر پديده‌ها و دست‌يافتن به روشهاي بهتري براي توليد مواد را امكان‌پذير مي‌سازد.

شكل‌گرفتن علم و مهندسي نانو، منجر به درك بي‌سابقة اجزاي اوليه پاية تمام اجسام فيزيكي و كنترل آنها شده‌است و اين پديده به‌زودي روشي را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحي و ساخته مي‌شده‌اند، دگرگون مي‌سازد.

نانوتكنولوژي توانايي كار در سطح مولكولي و اتمي براي ايجاد ساختارهاي بزرگ مي‌باشد كه ماهيت سازماندهي مولكولي جديدي خواهندداشت و داراي خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي جديد و بهتري هستند. هدف، بهره‌برداري از اين خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمي، مولكولي و سوپرمولكولي و دستيابي به روش كارآمد ساخت و استفاده از اين دستگاهها مي‌باشد. هدف ديگر، حفظ پايداري واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقياس ميكروني و ماكروسكوپي مي‌باشد.

هميشه با استفاده از رفتارهاي مشاهده‌شده در اندازه‌هاي بزرگ، نمي‌توان رفتارهاي جديد در مقياس نانو را پيش‌بيني كرد و تغييرات مهم رفتاري صرفا" به‌خاطر كاهش درجة بزرگي اتفاق نمي‌افتند، بلكه به دليل پديده‌هاي ذاتي و جديد آنها و تسلط‌يافتن در مقياس نانو بر محدوديتهايي نظير اندازه، پديده‌هاي واسطه‌ا‌ي و مكانيك كوانتومي مي‌باشند.

نانوسراميك‌ها :

نانوسراميك‌ها، سراميك‌هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، نانوتيوپ‌ها و نانولايه‌ها) استفاده شده‌باشد، كه هركدام از اين اجزاي اوليه، خود از اتمها و مولكولها بدست آمده‌اند.

بعنوان مثال، نانوتيوپ يكي از اجزاي اوليه‌ا‌ي است كه ساختار اولية كربن c₆₀ را تشكيل مي‌دهد. به‌طور كلي فلوچارت سازماندهي نانوسراميك به شكل زير مي‌باشد :  

بنابراين مسير تكامل نانوسراميك‌ها را مي‌توان در سه مرحله خلاصه كرد :

مرحلة 1 : سنتز اجراي اوليه
مرحلة 2 : ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص
مرحلة 3 : ساخت محصول نهايي با استفاده از نانوسراميك بدست‌آمده از مرحلة دوم
ويژگيها :

ويژگيهاي نانوسراميك‌ها را مي‌توان از دو ديدگاه بررسي كرد. يكي ويژگي نانوساختارهاي سراميكي، و ديگري ويژگي محصولات بدست‌آمده است.

ويژگيهاي نانوساختارهاي سراميكي :

كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چندكاركردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه‌ا‌ي.

ويژگيهاي محصولات نانوسراميكي :

-          خواص مكانيكي بهتر: سختي و استحكام بالاتر و انعطاف‌پذيري كه ويژگي منحصربه‌فردي براي سراميك‌هاست.

-          داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح مي‌شود.

-          دماي زينتر پايين‌تر كه باعث توليد اقتصادي و كاهش هزينه‌ها مي‌گردد.

-          خواص الكتريكي، مغناطيسي و نوري مطلوب‌تر: قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر و قابليت عبور نور بهتر.

-          خواص بايويي بهتر (سازگار با بدن).

كاربردها :

نانوتكنولوژي باعث ايجاد تحول چشمگيري در صنعت سراميك گشته‌است. در اين ميان نانوسراميك‌ها، خود باعث ايجاد تحول عظيمي در تكنولوژي‌هاي امروزي مانند الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، صنايع حمل‌ونقل، صنايع هواپيمايي و نظامي و … خواهندشد. برخي كاربردهاي حال و آيندة نانوسراميك‌ها در جدول زير آمده‌است.

به نقل از خبرنامه انجمن سراميك ايران, سيد محسن محمودي سپهر

  

شايد سراميك بهترين ماده موجود براي جورشدن با كمپلكس دندان انسان از نظر زيبايي باشد.سراميك به طور گسترده اي به صورت مواد ونير كننده در كراون هاي سراميك-فلز وكراون هاي تمام سراميك ، دنچرهاي پارسيل فيكس،اينله ها ،آنله ها و دندان هاي مصنوعي سراميكي به كار مي رود

.‏
اصطلاح پرسلن به خانوادهاي از مواد سراميكي اشاره دارد كه در درجه حرارت هاي بالا پخته مي شود.يك ونيراستتيك پرسلن (لامينيت ونير)لايه اي از پرسلن است كه به سطح دندان تراش خورده ،باند مي شود و نماي بد دندان را مي پوشاند. ونيرهاي پرسلني در لابراتورهاي دندانپزشكي ساخته مي شود. در ابتدا ونيرهاي پرسلني از پرسلن فلدسپاتيك ساخته شده و ‏sinter‏ مي شد. اخيرا اغلب ونيرهاي پرسلني با ‏heat pressing‏ ساخته شده و از ‏leucite-reinforced‏ يا ‏lithium-dislicate‏ براي ساختشان استفاده مي شود. براي بدست آوردن چسبندگي كافي ،ميناي دندان را با اسيد فسفريك و سطح باندينگ پرسلن را با اسيد هيدروفلوريك اچ مي كند. كامپوزيت رزيني كه به طور اختصاصي جهت باند شدن به سراميك فرمول بندي مي شود، به عنوان ادهزيو به كار مي رود. ‏
اينله ها و آنله هاي سراميكي، جانشيني براي كامپوزيت رزين هاي خلفي مي باشد و مقاومت سايشي بهتري نسبت به كامپوزيت رزين هاي خلفي دارد ‏‎;‎‏ بنابراين دوام آنها بيشتر است. اينله يك فلز، چيني يا پلاستيك ترميمي است كه براي يك حفره تعبيه شده در دندان، ساخته مي شود و به آن سيمان مي شود. آنله يك نوع ترميم ريختگي است كه تمامي سطوح اكلوزال(سطح جونده دندان هاي خلفي) يك دندان را مي پوشاند. ‏

طبقه بندي پرسلن هاي دنداني
پرسلن هاي دنداني بر اساس درجه حرارت ذوب يا ‏fusion‏ به چهار دسته زير طبقه بندي مي شود: ( جدول 1 )‏

‎1300?
‎
High fusing
‎1101-1300?
‎
Medium fusing
‎850-1100?‎
Low fusing

‎?‎‏850>‏
Ultra-low fusing

پرسلن هاي ‏Medium fusing ‎‏ و‏‎ High fusing‎درساخت دندان هاي دنچرو پرسلن هاي ‏Ultra-low fusing‏ و‏‎ Low fusing‎‏ در ساخت كراون ها و بريج استفاده مي شود.‏‎ ‎نوع ‏ultra-low‏ داراي ضريب انقباض كمي مطابق با ضريب انقباض فلزات است و به دليل داشتن نقطه ذوب پائين ريسك بوجود آمدن اكسيد فلزي را كاهش مي دهد. در پرسلن هاي با نقطه ذوب بالا، شبكه اصلي مركب از فلدسپارهاي طبيعي است كه با 15% كوارتز آزاد تقويت شده است. براي تهيه پرسلن با نقطه ذوب پائين يا متوسط، مي توان فلاكس هاي اكسيد بور(‏B2O3‎‏)‏‎ ‎‏ يا اكسيد ليتيوم (‏LiO2‎‏)‏‎ ‎‏ را به عناصر موجود در فلدسپات طبيعي اضافه كرد. ‏  

تركيبات پرسلن دنداني
سراميك هاي دنداني ابتدا در اواخر سال 1700 در دندانپزشكي به كار مي‌رفت. در اوايل سال 1900 پرسلن هاي ژاكت كراون گسترش يافت كه شامل پرسلن هاي فلدسپاتيك يا آلومينوس بود كه بر روي فويل پلاتيني نازك پخته مي شد. به دليل اختلاف زياد ضريب انبساط حرارتي آلياژهاي فريم ورك1 و سراميك هاي ونير كننده كه در اثر سرد شدن منجر به شكست مي شد، پرسلن هاي فلدسپاتيك حاوي لوسايت گسترش يافت. اين ابداع به مواد سراميكي اجازه داد تا به فرم ورك فلزي باند شود. سراميك هاي تقويت شده با آلومينا بعدا جهت بهبود خواص مكانيكي معرفي شد. در20 سال گذشته مواد و تكنيك هاي جديدي براي ساخت تكنيك هاي تمام سراميكي شناخته شده اند كه شامل مواد تمام سراميك‏‎ ‎‏ ‏slip cast , heat pressed machined,‎‏ است.‏
‏ در سال 1838‏‎,‎‏ ‏Elias Wildman‏ اولين پرسلن دنداني با شفافيتي مطابق با دندان طبيعي ساخت. ابتدائي ترين پرسلن هاي دنداني تركيبي از كائولين،كوارتز و فلدسپار بود(شكل1).‏
كائولين،سيليكات آلومينيوم هيدراته شده(‏Al2O3.2SiO2.2H2O‏)است كه بعنوان يك باندر2، عمل مي كند. وجود حتي مقدار كمي از كائولين منجر به عدم شفافيت مي شود لذا پرسلن هاي دنداني اوليه از شفافيت كافي بر خوردار نبود‎;‎‏ بنابراين كائولين از پرسلن هاي دنداني حذف شد.‏
كوارتزمستحكم ترين جزء در طول پروسه ‏firing‏ است كه بدون تغيير باقي مي ماند و تشكيل يك فاز كريستالي مي دهد‏‎;‎‏ اين فاز ميان فاز شيشه اي ناشي از ذوب فلدسپار پراكنده شده است.
فلدسپار تركيبي از پتاسيم-آلومينو سيليكات(‏K2O.Al2O3.6SiO2‎‏) و سديم-آلومينوسيليكات (‏Na2O.Al2O3.6SiO2‎‏) مي باشد. نسبت بين پوتاش ‏K2O)‎‏) و سودا‏‎( Na2O)‎‏ حائز اهميت است به طوريكه بر روي ويژگي هاي فلدسپار تاثيرگذار است. سودا منجر به كاهش دماي فيوژن و پوتاش ويسكوزيته شيشه گداخته‎3‎‏ را ،افزايش مي دهد. درجه حرارت فيوژن فلدسپار?1125-1170 مي باشد. در طول پروسه ‏firing‏ ،هميشه احتمال ايجاد جريان هاي ‏pyroplastic‏ افراطي كه منجر به گرد شدن لبه ها و در نتيجه تغيير شكل ظاهري دندان مي شود، وجود دارد. به همين دليل انتخاب مقدار صحيحي از پوتاش به منظور جلوگيري از اين مسئله حائز اهميت است. ‏

خواص پرسلن هاي دنداني
خواص پرسلن هاي دنداني به تركيب، رنگ، ساختمان ميكروسكوپي و تجمع نقايص آن بستگي دارد. نقص در پرسلن ها به دليل وجود ترك هاي سطحي يا درطي فرآيند ساخت ايجاد مي شود. نقايص ساخت طي مراحل توليد ايجاد شده و شامل ناخالصي هايي است كه درمرحله متراكم سازي ايجاد شده است. وجود ميكروترك ها و ترك هاي سطحي در اثر سرد كردن پرسلن نيز مي تواند به دليل اختلاف انقباض حرارتي كريستال هاي لوسايت و فاز گلاسي باشد، يا در صورتيكه پرسلن خيلي سريع سرد شود به دليل شوك حرارتي باشد(شكل2).‏
جور بودن رنگ يك مسئله حياتي در جايگزين كردن دندان هاي طبيعي است. رنگ پودرهاي پرسلن دنداني كه به صورت تجاري از قبل مخلوط شده است داراي محدوده زرد تا زرد-قرمز مي باشد. به دليل اينكه محدوده رنگ  دندان هاي طبيعي بسيار بيشتر از محدوده موجود در كيت پرسلن از قبل مخلوط شده است، از پرسلن هاي تغيير دهنده جهت تعديل رنگ استفاده مي شود. اين ماديفايرها پرسلن هاي بسيار پيگمانته بوده و معمولا به رنگ هاي آبي، زرد، صورتي، نارنجي،قهوه اي و خاكستري تهيه مي شوند. خاصيت بحراني ديگر پرسلن هاي دنداني ترانسلوسنسي4 آن ها مي باشد. ترانسلوسنسي پرسلن هاي اپك، دنتين و انامل متفاوت است. پرسلن هاي اپك ترانسلوسنسي بسيار كمي دارند كه به آن ها اجازه مي دهد كه سطح ساختمان فلزي زيرين را بپوشاند. ترانسلوسنسي پرسلن دنتين محدوده اي بين 18-38% مي باشد. پرسلن هاي انامل داراي بيشترين مقدار ترانسلوسنسي در محدوده اي بين45-50% است. ترانسلوسنسي مواد پرسلن هاي تمام سراميك با ماهيت فاز كريستالين آن ها تغيير مي كند.
‏

پرسلن هاي سراميك-فلز
پرسلن هاي سراميك-فلز قدرت و دقت فلز ريختگي را همراه با زيبايي پرسلن دارا مي باشد.از زمانيكه پرسلن هاي سراميك-فلز در دندانپزشكي شناخته شد تاكنون اسامي زيادي به آن نسبت داده شده است:

‏Ceramic crown
Porcelain veneer crown (PVC)
Porcelain fused to metal (PFM)
Porcelain fused to gold (PFG)

‎و هماكنون اصطلاح سراميك-فلز و مخفف آنMCR‏ منطقي ترين نام براي اين پرسلن ها به نظر مي رسد.
پرسلن هاي سراميك-فلز از يك فلز ريختگي يا كوپينگ‎5‎‏ كه بر روي دندان تراش خورده قرار مي گيرد و لايه اي  كه روي فلز را مي پوشاند، تشكيل شده است (شكل3). كوپينگ فلزي توسط سه لايه پرسلن پوشيده مي شود:‏
‏1-لايه اپك(‏Opaque Shade‏) : لايه زيرين پرسلن بوده كه روي فلز را مي پوشاند و نقش مهمي در اتصال بين فلز و پرسلن ايفاء مي كند.
2-عاج(‏Dentine‏): قسمت عمده پرسلن را تشكيل مي دهد و رنگ ودرجه رنگ را مشخص مي كند.
3-انامل(‏Enamel‏): ترانسلوسنسي پرسلن را موجب مي شود.‏

پرسلني كه براي پوشاندن فلزات بكار مي رود بايد خواص ويژه اي داشته باشد. به منظور جلوگيري از نيروهاي كششي نامطلوب در سطح پرسلن به هنگام سرد شدن، بايد ضريب انبساط حرارتي آن كمي كمتر از ضريب انبساط حرارتي ساختار فلزي باشد (6-10*5/14 به ازاي هر درجه سانتي گراد براي فلز).
از نظر تركيبات سازنده، پرسلن سراميك-فلز مشابه پرسلن فلدسپاتي است. البته تركيبات قليايي و مقدار اكسيدهاي اضافي موجود در آن با پرسلن فلدسپاتي اندكي متفاوت است. درصد اكسيدهاي سديم و پتاسيم اين انواع بيش از پرسلن هاي عادي مي باشد تا ميزان انبساط حرارتي پرسلن افزايش يافته و با انبساط حرارتي فريم ورك فلزي سازگاري بيشتري پيدا كند و از پيشرفت ترك جلوگيري شود. بعضي از انواع پرسلن هاي سراميك-فلز حاوي لوسايت است كه بعنوان فاز كريستالين عمل مي كند. بدليل انبساط بسيار زياد لوسايت، كريستالي شدن آن در پرسلن موجب تطبيق ضريب انبساط حرارت سراميك با آلياژهاي طلا مي شود. با افزودن مقداري ‏K2O‏ در پرسلن، فاز لوسايت در كل توده پرسلن ايجاد مي شود كه تمايل آنرا به كريستالي شدن افزايش مي دهد. ‏
پرسلن اپك كه مستقيما بر روي فريم ورك افزوده مي شود، تقريبا شبيه مخلوط فلاكس هاي شيشه فلدسپاتيك سديم-پتاسيم است و داراي تركيبات زير مي باشد:‏

‏(جدول 2) تركيبات پرسلن اپك‏

‎48.00-59.00‎
SiO2‎
silica
‏20.00-16.30
Al2O3‎
alumina
‏10.30-8.40
K2O
potash
‏7.00-5.70
Na2O
Soda
‏1.45-1.20
CaO
Calcium oxide
‏1.45-1.20
B2O3‎
Boric Oxide
‏3.30-2.70
TiO2‎
Titania
‏5.25-4.30
SnO2‎
Tin Oxide
‏1.50-1.20
ZnO2‎
Zinc Oxide
trace
Fe2O3‎
Ferric Oxide
trace
F2‎
Fluorine

پرسلن اپك را از مواد حاجب نور (‏opacifier‏) اشباع مي كند تا رنگ لايه فلزي را پوشانده و در ضمن حداقل ضخامت ممكن را داشته باشد. اپك هاي مدرن كه به صورت رنگ روي فلز زده مي شود، مي تواند حتي در ضخامت هاي بسيار كم ‏‎100µm‎‏  نيز رنگ فلز را كاملا بپوشاند. شايان توجه است كه اين مواد به شدت نور را منعكس كرده و چون رنگ و خاصيت بازتابي آن ها بر رنگ پرسلن انامل موثر است، مي تواند موجب بروز مشكلاتي شود.‏
پرسلن هاي عاج و انامل كه روي اپك پودرگذاري مي شود از شيشه هاي فلدسپاتي ساخته مي شود و تركيبات آنها به صورت زير است:
(جدول 3) تركيبات پرسلن هاي دنتين و انامل‏

 

‏66.2-59.2
SiO2‎
silica
‏18.9-14.5
Al2O3‎
alumina
‏12.3-9.5
K2O
potash
‏9.7-4.7
Na2O
Soda
‏2.10-0.4
CaO
Calcium oxide
‏0.29-0.25
TiO2‎
Titania
‏5.25-4.30
SnO2‎
Tin Oxide
‏0.055-0.045
Fe2O3‎
Ferric Oxide
‏0.50-0.20‏
F2‎
Fluorine

نكته قابل توجه اين است كه اكسيدهاي بور و ليتيوم به عنوان فلاكس در پرسلن انامل بكار نرفته است. ‏
تركيبات فوق به دقت با يكديگر مخلوط شده و جهت پخت تا ?1200 در كوره حرارت داده مي شود. به طور كلي در اثر حرارت ناشي از پخت، سراميك هاي دنداني از دو فاز تشكيل مي شود:
1- فاز شيشه اي يا گلاسي(‏vitreous‏) ناشي از متلاشي شدن فلدسپار در دماي بالا
2- فاز كريستالين كه از لوسايت(‏K2O.Al2O3.4SiO2‎‏)‏‎  ‎تشكيل مي شود.
فاز گلاسي در بر گيرنده فاز كريستالي است. افزايش ميزان فاز گلاسي منجر به افزايش ترنسلوسنسي يا به عبارتي شفافيت پرسلن دنداني مي شود ولي در عوض مقاومت به پيشرفت ترك را كاهش مي دهد. لذا جهت بهبود خواص مكانيكي سراميك دنداني، ميزان فاز كريستالي را افزايش مي دهد. موادي كه در پرسلن هاي دنداني تمام سراميك به كار مي روند بيش از 90% حجمي، حاوي فاز كريستالين است.
مخلوط فاز كريستالين و گلاسي را خيلي سريع در آب فرو مي برد(‏quench‏ كردن). اين امر موجب خرد شدن و ايجاد ذرات كوچك مي شود. ماده محصول تحت عنوان ‏frit‏ شناخته شده و به پروسه انجام شده ‏fritting‏ گفته مي شود. جهت مشابهت با دندان هاي طبيعي، در اين مرحله رنگدانه هايي به صورت اكسيد هاي افزودني فلز نيز اضافه مي شود. براي مثال اكسيدهاي آهن بعنوان رنگ قهوه اي،اكسيد مس بعنوان رنگ سبز،اكسيد تيتانيوم بعنوان رنگ زرد-قهوه اي،اكسيد كبالت بعنوان رنگ آبي.
جهت تهيه يك پرسلن سراميك-فلز ازتكنيك هاي زيادي استفاده مي شود:
‏Compaction-1‎
براي ايجاد يك پرسلن قوي با حداقل انقباض، متراكم كردن ذرات داراي اهميت زيادي است. در اين روش پودر پرسلن با آب و باندر تركيب شده و توليد يك ماده خميري مانند مي كند. از اين خمير يك قالب الاستومريك گرفته مي شود ‏‎;‎‏ جهت جداسازي آسان پرسلن از قالب، آن را با ورقه هاي نازك پلاتين مي پوشاند.‏
‏ روش هاي زيادي جهت متراكم كردن ذرات وجود دارد از جمله: ‏‎ ,spatulation ,brush application .vibrating‏ ‏
در روش ‏spatulation‏ پرسلن مرطوب را با يك كارتك صاف مي كند تا آب اضافي به سطح آمده و با يك دستمال آن را جذب مي كند. در روش ‏brush application‏ جذب آب توسط پودر پرسلن خشك بر اساس جذب موئينه انجام مي شود‏‎;‎‏ به اين صورت كه پودر خشك با يك قلم مو در ناحيه اي از پرسلن مرطوب بكار مي رود و هنگاميكه آب به سمت ناحيه خشك كشيده شد، ذرات مرطوب به سمت يكديگر كشيده مي شود. در روش ‏vibrating‏ مخلوط پرسلن مرطوب به آساني ويبره مي شود تا ذرات با يكديگر ته نشين شوند‎;‎‏ سپس آب اضافي با يك ماده جاذب گرفته مي شود.‏
‏2-‏Sintering
زينترينگ روندي است كه منجر به اتصال ذرات پرسلن در درجه حرارت بالا مي شود تا يك توده پيوسته را تشكيل دهد( شكل4). بدليل هدايت حرارتي ضعيف پرسلن، لايه هاي خارجي سريعتر از لايه هاي داخلي تر زينتر شده و به اصطلاح ‏overfuse‏ مي شوند‏‎;‎‏ لذا از حرارت هاي خيلي سريع بايد پرهيز كرد.‏
در طي روند زينترينگ حضور حباب هاي گاز و هوا در پرسلن هاي ‏air-fire‏ شده موجب ايجاد تخلخل و تاثير نامطلوب بر روي استحكام و خواص نوري پرسلن مي شود. جهت به حداقل رساندن اين مسئله از تكنيك ‏vacuum-firing‏ استفاده مي شود. در اين روش پرسلن سراميك-فلز تحت خلاء ‏fire‏ مي شود. به اين صورت كه فشار داخل كوره تا 0.1‏Atm ‎‏ ‏‎ ‎پائين آورده شده و درجه حرارت تا درجه حرارت پخت بالا برده مي شود ‏‎;‎‏ سپس خلاء آزاد شده و فشار كوره به 1‏Atm ‎‏ باز گردانده مي شود.‏
‏3-‏Glazing
با وجود همه تلاش ها در مرحله زينترينگ وجود مقداري تخلخل در پرسلن پخته شده طبيعي است‎;‎‏ كه در مواردي حتي در سطح پرسلن نيز ديده مي شود. اين تخلخل ها اجازه ورود به باكتري ها و مايعات دهاني را داده كه مي تواند منجر به توليد پلاك ها شود. براي جلوگيري از اين امر، يك لايه نازك شيشه اي در طي عمليات ‏glazing‏ بر روي سطح پرسلن كشيده مي شود. درجه حرارت و زمان ‏glazing‏ بسته به نوع حرارت متفاوت است.
‏
پرسلن هاي تمام سراميك
پرسلن هاي تمام سراميك از لحاظ زيبايي، رنگ و ترانسلوسنسي با دندان هاي طبيعي قابل مقايسه است. اولين كراون هاي تمام سراميك ‏porcelain jacket crown‏ ها بود كه بر روي يك ماتريكس از جنس پلاتين ساخته مي شد. عيب اصلي پرسلن هاي اوليه پائين بودن قدرت آن ها بود. به همين دليل از آن ها بيشتر در دندان هاي قدامي كه استرس كمتري را تحمل مي كند استفاده مي شد. جهت افزايش قدرت پرسلن هاي تمام سراميك از دو نوع سراميك جهت ساخت آن ها استفاده شد. بدين صورت كه ‏Core‏ توسط يك سراميك با قدرت بالا ساخته شده و سپس توسط سراميك ديگري با قدرت كمتر ولي زيبايي بيشتر پوشيده مي شد. اين تكنيك تا حد زيادي شبيه به تكنيك ساخت پرسلن هاي سراميك-فلزبود. روش ديگر استفاده از سراميكي بود كه تركيبي از قدرت و زيبايي را شامل مي شد. ‏High-strength ceramic core‏ براي اولين بار در سال 1965 توسط ‏Mclean‏ معرفي شد كه به جاي  استفاده ازپرسلن فلدسپاتيك از پرسلن تقويت شده با آلومينا استفاده شده بود و تقريبا 40 درصد قوي تر از پرسلن هاي فلدسپاتيك بود. در حال حاضر قويترين پرسلن هاي تمام سراميك ‏In-ceram‏ ها مي باشد كه تقريبا 4 برابر قويتر از ‏alumina core‏ هاي اوليه است. به همين دليل از آن ها در محل هاي ‏high-stress‏ استفاده مي شود. در برخي كارخانجات براي بالا بردن قدرت پرسلن خود از سراميك هاي شيشه اي استفاده مي شود. مارك تجاري ‏Dicor‏  يكي از اين سيستم ها مي باشد. پرسلن ‏Dicor‏ پس از ‏casting‏ شفاف بوده و در يك پروسه يازده ساعته بسيار دقيق و حساس قرار مي گيرد تا كريستال هاي ميكا(‏Mica‏ )  رشد كرده و قدرت پرسلن را افزايش دهد. از سراميك هاي شيشه اي مي توان به ‏Dicor-MGC‏ كه در سيستم هاي ‏CAD-CAM‏ بكار برده مي شود نيز اشاره كرد. ساير كارخانجات براي تقويت پرسلن از ‏Leucite‏  استفاده مي شود. ‏Leucite‏  در پرسلن هاي سراميك-فلز براي افزايش ضريب انبساط حرارتي سراميك بكار برده مي شود. سيستم هايي كه به طور شايع در آنها از كريستال هاي ‏Leucite‏ براي تقويت پرسلن استفاده مي شود عبارتند از:‏
Optec HSP
Cerinate
IPS-Empress‏
بر حسب تكنيك بكارگيري شده جهت ساخت پرسلن هاي تمام سراميك، مواد تمام سراميك استفاده شده در ساخت اين نوع پرسلن ها را مي توان به شكل زيردسته بندي كرد:
1-مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده
2- مواد تمام سراميك حرارت داده شده تحت فشاريا‏heat pressing‏
3- مواد تمام سراميكslip cast‏
‏
مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده
دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏sinter‏ شده عبارتند از:
1- پرسلن فلدسپاتيك تقويت شده با لوسايت‏
‏2- سراميك با بيس آلومينا(شكل5)‏
لوسايت به عنوان يك فاز تقويت كننده عمل مي كند و موجب افزايش استحكام خمشي و فشاري در پرسلن مي شود. مقدار زياد لوسايت در ماده به ضريب انبساط حرارتي بيشتر آن كمك مي كند. بعلاوه عدم انطباق زياد انبساط حرارتي بين لوسايت و فاز گلاسي موجب گسترش استرس و ايجاد ترك مي شود.‏
آلومينا داراي مدول الاستيسيته بالايي(350‏Gpa‏) مي باشد. لذا پراكندگي آن در ماتريكس گلاسي با ضريب انبساط حرارتي مشابه موجب استحكام قابل ملاحظه ‏core‏ مي شود. اين افزايش استحكام بدليل باند عالي بين فاز گلاس و آلومينا مي باشد. پرسلن هاي ‏alumina core‏ اوليه داراي 40-60 % آلومينا بود. در اين پرسلن ها ‏Core ‎‏ بر روي فويل پلاتيني پخته شده و سپس با ‏match-expantion‏ پرسلن ونير مي شد ولي امروزه مستقيما بر روي ‏refractory die‏ پخته مي شود.
‏
مواد تمام سراميك حرارت داده شده تحت فشارياheat pressing
در روش ‏heat pressing‏ از فشار خارجي براي پخت پرسلن در درجه حرارت هاي بالا استفاده مي شود. به اين ترتيب از تشكيل تخلخل هاي بزرگ جلوگيري شده كه اين امر منجر به بهبود خواص مكانيكي و دانسيته بالاي پرسلن مي شود(شكل6). دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏heat pressing‏ شده عبارتند از:‏
‏1- سراميك هاي با بيس لوسايت(شكل7)‏
‏2- سراميك هاي با بيس ليتيوم-دي سيليكات(شكل8)‏
مواد حاوي ليتيوم-دي سيليكات (‏Li2Si2O5‎‏) به عنوان فاز كريستالين اصلي است و مزيت عمده آن ها استحكام خمشي(350‏Mpa‏) بالاي آن ها است كه محدوده كاربرد آن ها را گسترده تر كرده است.
‏
مواد تمام سراميكslip cast
اين روش شامل كندانس كردن6 ‏slip‏ پرسلن آبي بر روي ‏refractory die‏ مي باشد. تخلخل ‏refractory die‏ به وسيله جذب آب از ‏slip‏ در اثر عمل موئينگي به تراكم كمك مي كند. پرسلن در درجه حرارت بالا بر روي ‏refractory die‏ پخته مي شود و سپس در داخل ‏core‏ متخلخل ‏fire‏ شده گلاس، فيلتر مي شود. به اين ترتيب كه گلاس ذوب شده در درجه حرارت بالا بر اثر عمل موئينگي به داخل تخلخل ها كشيده مي شود. مزيت اصلي اين نوع سراميك ها استحكام بالاي آن ها است واز جمله معايب آن زمان ساخت طولاني آن ها مي باشد. دو نوع اصلي از مواد تمام سراميك ‏slip cast‏ شده عبارتند از:‏
‏1- سراميك هاي با بيس آلومينا
2- سراميك هاي با بيس اسپاينل و زير كونيا
استحكام خمشي ماده آلوميناي ‏slip cast‏ شده در حدود 450‏Mpa‏ مي باشد. محتواي آلوميناي ‏slip‏ بيش از 90% بوده و سايز ذرات آن بين 0.5-3.5‏‎µm ‎‏ مي باشد.  ‏

تقويت كردن پرسلن هاي سراميكي
يكي از راه هاي جلوگيري از شكست پرسلن، بكارگيري پروسه هاي تقويتي است:‏

Ion exchange
Thermal tempering
Prevention of stress-corrosion
Ion exchange

در اين روش يك پوسته فشرده به روي سراميك تشكيل مي شود كه از گسترش ترك جلوگيري مي كند. در فلز گلاسي يون هاي كوچكتر جاي خود را به يون هاي بزرگتر داده و به اين ترتيب  يك لايه فشرده تشكيل مي شود. در اين روش معمولا از ‏bath‏ هاي نمك نيترات مذاب استفاده مي شود. سراميك به درون ‏bath‏ نمك مذاب در درجه حرارتي پائين تر از دماي شيشه اي شدن(‏transition temperature‏) ريخته مي شود. در اين درجه حرارت شيشه هنوز سخت است. اگرچه حرارت براي حركت سريع يون ها كافي است ولي تنها يون قليايي مي تواند فاصله لازم را طي كند. نمك مذاب بايد به گونه اي انتخاب شود كه در حاليكه يون هاي بزرگ جانشين يون هاي كوچك مي شود، كاتيون هاي كوچك به درون ‏bath‏ نفوذ كند. در پرسلن هاي فلدسپاتيك يون هاي پتاسيم از ‏KNO3 bath‎‏ جايگزين يون هاي سديم مي شود. بدليل اشغال فضاي بيشتر يون هاي پتاسيم نسبت به يون هاي سديم، شبكه سيليكاتي به يكديگر فشرده شده و يك لايه متراكم تشكيل مي شود. با اين روش قدرت پرسلن فلدسپاتيك حدود 4% افزايش مي يابد.‏

Thermal tempering

در اين روش شيشه به سرعت سرد مي شود و در سطح شيشه ايجاد يك لايه فشرده و متراكم مي كند.

Prevention of stress-corrosion

در يك محيط مرطوب قدرت سراميك كاهش مي يابد. اين كاهش قدرت به دليل واكنش شيميايي است كه بين سراميك و آب رخ داده و باعث افزايش اندازه ترك مي شود. اين پديده ‏stress corrosion‏ يا ‏static fatigue‏ نام دارد. گزارش مي شود كه مقاومت سراميك در برابر شكستگي در آب تا حدود 30% كاهش مي يابد. يرخي از سيستم هاي سراميكي مانند ‏Renaissance‏ فويل فلزي دارند كه از نفوذ رطوبت به سطح داخلي و در نتيجه از شكست جلوگيري مي كند.
‏                                                                                    نویسنده: مهندس ريحانه نقابت شيرازي

آجرهای نسوز: در واقع نوعی چينی (پرسلان) هستند که از ‌خاکهای نسوز تهیه می‌شود. چینی نوعی سراميک مرغوب است که دارای ساختاری ظریف‌تر و متراکم‌تر از سفال هستند. دمای پخت آجرهای نسوز حدود می‌باشد.

از آجرهای نسوز به دلیل مقاومت حرارتی بالا در پوشش درونی کوره‌های صنعتی استفاده می‌شود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد، باتوجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها، گستره‌های مختلی را تحمل می‌کنند. تا دهه 1960 از کربن و خاک نسوز برای پوشش کوره‌ها استفاده می‌شد اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می‌شود.

انواع آجرهای نسوز:

آجرهای سيليسی: قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزيت معروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل 95% SiO2 و به مقدار جزئی Al2O3، Fe2O3، TiO2، K2O و Na2O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد.

ولی به دلیل رسانایی گرمایی زیاد در نفوذناپذیری در مقابل گازها، امروزه بیشتر برای پوشش جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شيشه در کارخانه‌های شیشه سازی، کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود.

آجرهای آلومينيومی: این آجرها دارای درصد بالایی از آلومين ( Al2O3) می‌باشند. آنها را از مخلوط کائولن، بوکسيت و کروندوم که بیش از 70% آلومین دارد، تهیه می‌کنند دمای پخت این آجرها در حدود می‌باشد. آجرهای نسوز آلومینیومی برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند. در مقابل مواد قلیایی مقاومند. بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی و شیشه سازی هم استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز قليايی: این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO2 به فرمول 2MgO، SiO2 می‌باشند. برای تهیه اکسید منیزیم، کربنات منیزیم طبیعی (ماگنزيت) یا دولوميت را در دمای بین تا حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری Cr2O3 ( اکسید کروم III ) یا Fe2O3 ( اکسید آهن III ) به مخلوط MgO و SiO2 باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شود. از این آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی، کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالای کوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی، استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز ويژه: این آجرها نوع خاصی از آجرهای نسوز هستند و در صنعت برای منظورهای ویژه‌ای کاربرد دارند این آجرها از ترکیبات فلزات واسطه می‌شوند. متداولترین آجرهای این گروه عبارتند از:

آجر زيرکونيوم: این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم، کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زيرکونيوم با آهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و می‌توان ZrO2 (اکسید زیرکونیوم)(زيرکونيا) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از MgO یا CaO بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود.

ZrO2 مقاومت گرمایی بالایی دارد از آن در ساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و در راکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهتده نوترون استفاده می‌شود.

آجر اکسيد کروم - کوروندوم: این آجرها دارای 5 تا 10 درصد اکسيد کروم I , II و 90 تا 95 اکسید آلومینیوم (آلومینا) (Al2O3) هستند در مقابل مواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود.

آجرهای اکسید کروم دارای 95 درصد Cr2O3 می‌باشد. برای تهیه آن از Cr2O3 سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر در ساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه سازی مصرف دارند.

کانی‌های سیلیکاتی دو لایه‌ای

کائولینیت : بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در کائولینیت نشان می‌دهد. لایه اول شامل واحدهای ^2-Si₂O₅ چهار وجهی است و لایه دوم از واحدهای هشت وجهی ^2-Al₂(OH)₄ تشکیل شده است. از اتصال دو لایه ، یک لایه واحد بوجود می‌آید که تکرار آن ، لایه کائولینیت را می‌سازد.

هالوی‌سیت : کانی دیگر ، هالوی‌سیت است که در مقایسه با کائولینیت کاربرد کمتری دارد.

کانیهای سیلیکاتی سه لایه‌ای

مونت موری لونیت : مونت موری لونیت دارای سه لایه ، دو لایه به صورت چهاروجهی‌های سیلیکاتی و لایه وسط به صورت گروه‌های هیدروکسی آلومینات است. به علت توانایی گیر انداختن سیستمهای مولکولی مختلف ، اغلب به عنوان کاتالیست مصرف دارند.

ایلیت : ساختمان ایلیت ، تقریبا شبیه مونت موری لونیت می‌باشد و چون همیشه همراه با مخلوط کانیهای دیگر است فرمول دقیقی نمی‌توان برای آن در نظر گرفت.

ترکیبات ثانوی خاک رس و تاثیر آن بر سرامیکها

ترکیبات ثانوی ، شامل ترکیبات آهن ، ماسه ، کربناتهای کلسیم و منیزیم ، میکا و مواد آلی است که مقادیر آنها در انواع خاک رس متغیر می‌باشد. ترکیبات آهن موجود در خاک رس مثل پیریتها و هیدروکسیدهای آهن و . . . باعث پایین آمدن نقطه ذوب و تغییر رنگ سرامیک قبل از پخت به زرد متمایل به قهوه‌ای و بعد از پخت به صورتی متمایل به قرمز تیره می‌شوند. ماسه ،‌ باعث کم شدن حالت پلاستیته و کاهش قدرت چسبندگی می‌شود.

کربناتهای کلسیم و منیزیم به عنوان ناخالصی باعث آسیب دیدگی محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزایش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانیکی و خواص نسوزی محصول می‌شوند. نمکهای سولفات و کربنات و کلریدهای فلزات قلیایی خاک رس و وانادیوم ، قابل حل در خاکهای رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس می‌شوند. ترکیبات وانادیوم لکه‌های زرد متمایل به سبز ، روی محصول ایجاد می‌کنند. ترکیبات آلی موجود در خاک رس ، باعث ایجاد رنگ خاکستری می‌شوند.

انواع سیلیکا

دی‌اکسید سیلیکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد. دی‌اکسید سیلیکون در حالت سنگ به صورت کوارتز یافت می‌شود که در این حالت خیلی کمیاب است. به علت خالص بودن بهترین نوع سیلیکا برای مصرف در سرامیک‌ها است. نوع گرانول در صنعت سرامیک سازی خیلی رایج می‌باشد. این نوع سیلیکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه‌بندی کرده ، می‌شویند. نوع پودر سیلیکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سرامیک چندان مصرف ندارد.

نقش فلدسپارها در سرامیک‌سازی

فلدسپارها خاصیت سیال‌کنندگی دارند و امروزه نیز از این ترکیبات در صنعت سرامیک استفاده می‌کنند. نقش این ترکیبات در سرامیک سازی ، ایجاد فاز شیشه‌ای در توده اولیه است.

انواع فلدسپارها در سرامیک

1. فلدسپار پتاسیم KO , Al₂O₃ , 6SiO₂
   
   
2. فلدسپار سدیم Na₂O , Al₂O₃ , 6SiO₂
   
   
3. فلدسپار کلسیم  CaO.Al2O3.2SiO2

از بین اینها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می‌روند، مخلوطی از فلدسپارهای مختلف هستند.