مقدمه

چند سالي است لغت سراميک در ايران و بين طبقات مختلف مردم شايع و رايج و روز به روز استعمال آن بيشتر مي‌شود و آن را بيشتر مي‌شنويم .
«سراميک» به معناي خاص که فقط به يک فن مربوط باشد در مجامع صاحب صلاحيت دنيا مورد قبول قرار نگرفته است در سال 1920 در کنگره‌اي که تشکيل شده بود اين لغت براي تمام لوازم و موادي که از سيليکاتها ساخته و حرارت داده مي‌شد انتخاب گرديد ريشه آن از يوناني و به معناي پخته شده مي‌باشد ولي ريشه قديمي‌تر آن در زبان سانسکريت معناي چيزهاي پخته شده را دارد به هر تقدير سراميک امروز به تمام صنايعي اطلاق مي‌گردد که به نحوي از انحاء با مواد اوليه سيليکاتي ساخته و سپس در درجات حرارت معين پخته و محکم گرديده باشد و معني عام دارد. چيني – شيشه – بلور – سفال، آجرهاي نسوز و معمولي، کاشي، لوازم بهداشتي ، وان و دستشويي – ظروف فلزي لعابي – لعاب مينا سازي و بسياري ديگر از صنايع سيليکات همه جزو فن سراميک محسوب مي‌گردد. بطوريکه محاسبه کرده‌اند يک سوم صنايع موجود دنيا را صنايع سراميک تشکيل مي‌دهد.
از جمله رشته هاي سراميک تهيه و پرداخت اشياء هنري از خاک و سنگ مي‌باشد که از قديم به نام کاشي و سفال سازي درکشور ما رواج کامل داشته است.

? سابقه تاريخي

اگر از اشياء سراميک مصريان قديم صرفنظر کنيم قديمي‌ترين ظروف سراميک در کشور ما کشف گرديده است . اين اشياء که هر يک به تنهايي نمونه اي است از ذوق و ابتکار ايرانيان قديم و نشان دهنده چگونگي زندگي آنها تاريخ قديم ما را روشن مي‌کند اين اشياء که تحت ليست ظروف سفالين ماقبل تاريخ در موزه ايران باستان و ساير موزه هاي بزرگ دنيا نگهداري مي‌شود و بيشتر منقوش است از نظر فرم و چگونگي نقش در کمال استحکام و انسجام بوده و سرمشق هنرمندان بسياري قرار گرفته و مي‌گيرد.
هنر سراميک در دوره هخامنشيان آثار ارزنده‌اي براي ما به يادگار گذارده است که با ارزش‌ترين آثار سفالين آن عصر دنيا مي‌باشد بعد از اسلام تا دوره سلجوقي ظروف مختلف بوسيله هنرمندان ساخته مي‌شد سپس هنر سفال سازي در تزيين بنا بصورت کاشي و کاشيکاري به کار رفت و پس از حمله مغول ظروف سازي با سفال بيشتر تحت نفوذ هنر سراميک چين قرار گرفت ولي تزيين ساختمان و کاشيکاري رواج بيشتر يافت در دوره صفويه ارزنده‌ترين آثار کاشيکاري تزئيني بنا بود بوجود آمد که در دنيا بي نظير و شايد هرگز مانند آن ساخته نشود توجه هنرمندان دوره قاجاريه نيز بيشتر معطوف به تزيين بنا و کاشيکاري و تقليد از دوره صفويه بود که با مقداري رنگهاي جديد‌‌الورود خارجي از قبيل زردهاي تند و قرمز رزي مخلوط و ارزش رنگ آميزي بديع دوره صفوي را از دست داد.
در دوره رضا شاه کبير وقتي لزوم احياي صنايع مستظرفه احساس شد کارگاه کاشي سازي نيز تاسيس گرديد و از شش هزار سال پيش جنبشي براي پيشرفت دادن هنر سراميک در هنرهاي زيبا آغاز شده است که نتايج آن به تدريج به دست مي‌آيد.

? چگونگي تهيه

اشياء سراميک غالبا‌ً داراي لعاب مي‌باشند بنابراين هر شيئي سراميکي از دو قسمت ساخته مي‌شود يکي از قسمتي که اسکلت اصلي شيئ را تشکيل ميدهد و در اصطلاح به آن بدنه مي‌گويند و ديگري قسمتي که به اسکلت اصلي شفافيت رنگ و نقش ميدهد و لعاب نام دارد.
? اول بدنه :
خاک رس معمولي را همه ديده‌ايم و مي‌شناسيم وقتي با آب مخلوط و گل مي‌شود چسبناک مي‌گردد در اصطلاح مي‌گويند خاک رس پلاستيک است يا پلاستيستيه خاک رس خوب است. اين گل رس را بهر شکلي که مي‌خواهيد درآوريد و سپس بگذاريد خشک شود و پس از آن که مطمئن شديد که خشک شده است و هيچ گونه رطوبت ندارد آن را در کوره بگذاريد و بتدريج درجه حرارت کوره را بالا ببريد وقتي پس از 5 تا 6 ساعت درجه حرارت به 800 تا 1000 درجه سانتيگراد رسيد کوره را خاموش کنيد و بگذاريد به تدريج سرد شود گل شما که قبل از پختن اگر با آب تماس حاصل مي کرد وامي‌رفت و مجدداً به توده اي از گل تبديل مي‌شد اين بار محکم و بادوام و در مقابل آب مقاوم است. پايه و اساس ساختمان بدنه روي پخت خاک مي‌باشد بديهي است براي ساختن هر نوع بدنه نوع خاک فرق مي‌کند و اغلب با يک خاک تنها نمي‌توان بدنه مورد نظر را ساخت و لازم است چندين خاک يا پودر سنگهاي مخصوص معدني را با نسبتهاي معين ترکيب کرد تا پس از پخت بدنه مورد نظر بدست آيد.
گاه چسب خاک زياد است و گاه مواد ناخالص خاک آنرا غير قابل مصرف مي‌نمايد زماني پس از آنکه ظرف مورد نظر ساخته شد در موقع خشک شدن ترک مي‌خورد و يا در کوره و هنگام پخت ترک برداشته و يا مي‌شکند و اين عيوب همه با ترکيب کردن خاکها و سنگها با نسبتهايي که در آزمايشگاه بدست مي‌آيد برطرف مي‌گردد. در ساختن گلهاي مختلف اغلب انواع خاک رس انواع کائولن انواع کوارتز و کوارتزيت و انواع فلدسپات و گاهي موادي از قبيل کربنات کلسيم و اکسيد روي و تالک به کار مي‌رود.
وقتي خاکهاي مختلف ترکيب شد در آسيابي که به شکل استوانه است و در آن گلوله‌هايي از جنس چيني سخت يا سيلکس وجود دارد با آب براي مدتي مي‌گردد تا کاملاً نرم شود سپس مخلوط گل و آب که بصورت دوغ آب يا به قول فرنگي‌ها slip مي‌باشد در دستگاهي به نام آژيتاتور که داراي پروانه متحرکي است ريخته مي‌شود و از الک ريزي مي‌گذرد و آب زياد آن به وسيله دستگاه فيلتر پرس گرفته مي‌شود. قالبهاي گل پس از خروج از دستگاه فيلتر پرس براي مدتي نزديک به يک ماه در انبارهاي گل انبار مي‌گردد تا تخمير لازم انجام گيرد.
اين گل سپس به دست هنرمندان ارزنده و شايسته‌اي که هر يک در کار خود استاد مي‌باشند روي چرخ کوزه‌گري رفته و يا با دست و به صور مختلف کوزه و گلدان و پايه آباژور و بشقاب و کاسه و مجسمه و دهها فرم ديگر درمي‌آيد . هنرمنداني که در اين رشته کار مي‌کنند و به توده گل فرم ميدهند و آثار بديع هنري را به وجود مي‌آورند عبارتند از : آقاي محمد شب بويي که در فن چرخ کاري کمال مهارت را دارد و ساليان دراز در اين رشته کار و کوشش نموده است تا امروز مي‌تواند با ارزش ترين آثار را به وجود آورد . آقاي محمد فخارنيا که عمري را در چرخ کاري گذرانده است . آقاي منجذب طراح که خود مي تواند ظروف مختلف را نيز بسازد و سپس نقش لازم را در روي آن بوجود آورد . خانم شاهين اميرخازن و خانم منيره برومند دو بانوي هنرمندي هستند که هم ظروف مختلف را مي‌سازند و هم آنرا نقاشي مي‌کنند.
در چند سال اخير براي تهيه گل و ساير مراحل تهيه بدنه هنرهاي زيباي کشور اقدام بخريد ماشين آلات جديدي نمود که در نوع خود براي اولين بار وارد ايران مي‌شد و بتدريج ساير کارگاهها و موسسات نيز با راهنمائي هنرهاي زيبا اقدام به تهيه ماشين آلاتي از آن نوع نمودند.
چرخهاي کوزه گري از صورت ابتدائي خود درآمد و بصورت بهتري ساخته شد. هنرمندان توجه بيشتري به پيشرفت و ترقي هنر خود نمودند د آثار ارزنده و بهتري را به صاحبان ذوق عرضه داشتند.
بدنه پس از آنکه ساخته شد با دقت کافي خشک مي‌گرديد و سپس در کوره تا درجات حرارت مختلف براي هر نوع مختلف پخته مي‌شود. براي پخت اين ظروف کوره‌هايي قديمي درهم ريخته شده و کوره‌هايي جديد و روي اصول صحيحتري بنا گرديد بطوري که تا حرارتي برابر با 1300 الي 1350 درجه سانتيگراد که در صنعت و هنر سراميک ايران بي سابقه بود مي‌توان بالا رفت. پس از آنکه بدنه پخته شد آماده است تا روي آن لعاب داده شود و يا با لعاب نقاشي گردد.
? دوم لعاب کاري: لعاب از ترکيب چند نوع خاک و سنگ از قبيل کائولن و کوارتز و فلاسيات و بعضي مواد شيميايي مثل کربنات سديم و براکس و اسيد بور يک و در پاره‌اي از مواقع بعضي مواد مخصوص ساخته مي‌شود.
لعاب پس از آنکه آماده و به رنگهاي مختلف ساخته شد به طرق مختلف روي اشياء ساخته شده داده مي‌شود و يا بوسيله هنرمندان به وسيله نقوش طراحي شده روي آن ثابت مي‌گردد اشياء لعاب شده براي پخت مجدد در کوره قرار مي‌گيرد و پس از پخت اشياء آماده براي استفاده مي‌گردد.

? رابطه سراميک و زندگي

ظروف غذا خوري – سرويسهاي چاي خوري – لوازم دستشويي و حمام – مقره‌هاي برق – چيني هاي داخل لوازم الکتريکي – آجر بنا – مواد نسوز مورد مصرف در صنايع مختلف همه از اشياء سراميک است بستگي زندگي ما با اين اشياء طوريست که شايد اصولاً با عدم استفاده از آن امکان زندگي راحت وجود نداشته باشد. علاوه بر آن بشر براي تزيين ساختمان، براي تزيين محل زيست يا کار خود از وسايل گوناگون استفاده مي‌کند تا به اعصاب خود آرامش دهد و روح نو طلب خويشتن را راضي دارد. در اينجا يکي از بهترين وسايل تزئين را ظروف و اشياء سراميک تشکيل مي‌دهد.
پايداري و استحکام و مقاومت لوازم سراميک در مقابل شرايط سخت جوي و تغييرات درجه حرارت محيط زيست و عدم زنگ زدگي آن و مقاومت در مقابل عوامل مخربي مثل باکتريها و موريانه و غيره عمر آنرا زياد مي‌نمايد و اگر جز اين بود امروز اطلاعي از زندگي و تمدنهاي درخشاني که در نقاط مختلف دنيا قبل از دوران تاريخ مدون وجود داشته است اطلاعي در دست نداشتيم.

? اقدامات هنرهاي زيبا

هنرهاي زيبا در چند سال اخير با توجه به اهميت اين هنر و اينکه در چند ده سال اخير اروپائيان به نحو اعجاز آميزي در اين فن ترقي کرده‌اند اقدامات لازم را براي احياي اين هنر گرفت.
آزمايشگاه کاشي سازي را تاسيس نمود، لوازم قديمي و بدون استفاده را به وسائل جديد تبديل کرد و هنرمندان با ارزش اين فن را تشويق نمود. در هنرستان تبريز اقدام به تاسيس کارگاه کرد و از وجود هنرمندان با ارزشي چون محمد علي معمار زاده براي اين کار استفاده نمود. چندين مسجد را در تهران کاشي کاري کرد که از آن جمله است: مسجد امين در خيابان فردوسي و مسجد حاج شيخ محمد حسن در خيابان بوذرجمهري دو نمايشگاه در تهران و يک نمايشگاه در آبادان داير نمود که در نوع خود بي نظير بود. در نمايشگاههاي بين‌المللي برو کسل در 1958 و نمايشگاه بين‌المللي سراميک در 1959 در بلژيک شرکت نمود.
آثار هنرمندانه ساخته شده را در فروشگاه فردوسي و در غرفه‌هاي هنرهاي زيبا در معرض تماشا گذارده و به هنر دوستان و خريداران عرضه داشت.
در همين مدت آزمايشگاه کاشي‌سازي مطالعه کاملي روي انواع مواد اوليه قابل دسترس انجام داد و در حدود سه هزار نوع مختلف رنگ تهيه نمود.
براي اولين بار ظروف مختلف سراميک به استن‌ورstonware و لعاب مربوطه آنرا که در 1300 درجه سانتيگراد پخته مي‌شود ساخت.
امروز هنرهاي زيبا و کارگاه کاشي سازي کوشش دارد هر چه بيشتر در رفع نواقص خود بکوشد و راه براي هنر نمائي هنرمندان هر چه بيشتر و بهتر باز دارد.

انواع سراميک

1- ارتن ور Earthen Ware:
قطعه اي از سراميک را نامند که بين 850 درجه سانتيگراد تا 1000 درجه سانتي گراد آتش ديده و داراي تخلخل نامرتب باشد. ارتن ور از لحاظ ترکيب به چندين نوع تقسيم شده که به شرح ذيل مي باشد :
الف ـ ارتن ور طبيعي Natural Earthen Ware: که معمولا از يک نوع ماده اوليه وداراي حداکثر ناخالصي است.
ب ـ ارتن ور ظريف Fine Earthen Ware: عبارت است از قطعه ايي که مرکب ازمواد اوليه پرچسب و کم چسب و داراي حداقل ناخالصي است.
ج ـ ارتن ور تالکي Earthen Ware Talc: که نوعي از ارتن ور با استحکام زياد است و بعلت ريزي دانه هاي تالک محصول مرغوبي را بدست مي دهد.
دـ- ارتن ور نيمه شيشه اي Semivitruse Earthen Ware: که از ترکيب سه ماده اصلي تشکيل شده و داراي تخلخلي متوسط بوده وحاوي درصد جذب آب کم مي باشد. اين نوع ارتن ور سفيد رنگ برخي اوقات شفاف نيز بوده و به علت عدم اتصال ( آلومينيوم سيليکات) بين ذرات، بسيار ترد و شکننده مي باشد. بدين لحاظ اکثر اوقات با چيني اصل اشتباه شده و در زبان عرف بنام بدل چيني مشهور است.
2- استون ور Stone Ware:
قطعه ايي است لعاب دار و يا بدون لعاب که قسمت اعظم آن از مواد ديرگداز تهيه شده و تا نيمه شيشه اي شدن (درجه بحراني) گرما ديده و در درجات c?1200 تا c?1300 در مسير حرارت قرار گرفته است.
3ـ چيني China:
اين نوع سراميک داراي بدنه اي کاملاً سفيد و شفاف با درصد تخلخل کم و گاهي صفر است. لعاب چيني همواره ترانسپرانت و شيشه اي مي باشد. درجه پخت اين محصول بين c?1200 تا c?1450 مي باشد . چيني از مواد اوليه مرغوب و کاملاً خالص تهيه شده است .
4- پرسيلن Porcelain:
پرسيلن ها يک بدنه کاملاً سخت و شفاف سراميکي اند که معمولاً داراي ترکيبات سه ماده ايي مي باشند. اين نوع اجسام ابتدا در حرارت (c?900 الي c? 950) آتش داده شده و سپس لعابي که معمولاً شفاف است با درجه حرارت بالاتر (بين 1300 الي 1500) بر روي آن داده مي شود. در مورد بعضي از پرسلين ها مانند پرسيلن هاي الکتريکي هردوي اين اعمال در يک جا انجام مي گيرد. در زبان فني عرفي اکثر قطعات فني و مهندس و نيز چيني هاي بدون لعاب را که داراي درصد تخلخل صفر باشد پرسلين مي نامند.
5- سراميک هاي خاص Special Ceramics:
بخشي از اين نوع سراميک براي قطعات غير مادي جهت صنايع الکترونيک بوده که شامل تيتانيت ها Titanite و فريت ها . Ferrites مي باشد. همچنين ساير قسمت ها شامل بدنه هاي ديرگداز بسيار نرم، اجسام شيميائي، پرسلين هاي دندانپزشکي، بدنه هاي مقاوم در برابر شوک هاي حرارتي، ابزارهاي برش سراميکي و بدنه هاي انتقال دهنده اشعه مادون قرمز مي باشد.

تعريف

• از نظر واژه: سراميک به کليه جامدات غير آلي و غير فلزي گفته مي‌شود.
• از نظر ساختار شيميايي: کليه موادي که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دماي بالا بدست مي‌آيند و توسط توده شيشه مانندي انسجام يافته و بسيار سخت و غير قابل حل در حلال‌ها و تقريبا گداز ناپذير مي‌‌باشند، سراميک ناميده مي‌شوند.

نقش اجزاي سه‌گانه در سراميک

• خاک رس: موجب نرمي ‌و انعطاف و تشکيل ذرات بلوري سراميک مي‌شود.
• ماسه: قابليت چين خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکيل ذرات بلوري سراميک را کاهش مي‌دهد.
• فلدسپار: در کاهش دادن دماي پخت و تشکيل توده شيشه‌اى و چسباننده ذرات بلوري سراميک موثر است.

خواص سراميک‌ها

خواص سراميک‌ها بسته به نوع و درجه خلوص هر يک از اجزاي اصلي ، مواد افزودني ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده‌هاى موجود در محيط ، تغيير مي‌کند. در قرن حاضر صنعت سراميک سازي توسعه و تنوع شگرفي يافته و اهميت و کاربردهاي آن نيز وسعت پيدا کرده است.
سراميک‌هاي ويژه
• مقره‌هاي برق:
که عايقهاي خوبي براي گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 ، Zr2O3 استفاده مي‌شود.
• سراميک‌هاي مغناطيسي:
در در اين نوع سراميک از اکسيدهاي آهن استفاده مي‌شود. مهمترين کاربرد آنها در تهيه عنصرهاي حافظه در کامپيوتر است.
• سراميک‌هاي شيشه‌اى:
وقتي شيشه معمولي پس از تهيه در دماي بالايي قرار گيرد، تعداد قابل توجهي از ذرات بلور در آن تشکيل مي‌شود و خاصيت شکنندگي آن کم مي‌گردد و بر خلاف شيشه‌هاي معمولي ديگر ، ايجاد يا پيدايش شکاف کوچک در آنها ساري نمي‌باشد،‌ يعني اين شکافها خود به خود پيشرفت نمي‌کنند. از اين نوع سراميک‌ها براي تهيه ظروف آشپزخانه يا ظروفي که براي حرارت دادن لازم باشند، استفاده مي‌شود که آن را اصطلاحا پيروسرام مي‌نامند.
لعابها و انواع آنها
لعابها طيف وسيعي از ترکيبات آلي و معدني را در بر مي‌گيرند. لعاب مربوط به سراميک معمولا مخلوط شيشه مانندي متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسيد سرب (PbO) است. اين اجزا را پس از آسياب شدن و نرم کردن به صورت خميري رقيق درمي‌‌آورند. آنگاه وسيله سراميکي مورد نظر را در اين خمير غوطه‌ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دماي معين حرارت مي‌دهند. پس از لعاب دادن روي چيني ، روي آن مطالب مورد نظر را مي‌نويسند و يا طرح مورد نظر را نقاشي مي‌کنند و دوباره روي آن را لعاب داده و يک بار ديگر حرارت مي‌دهند. در اين صورت وسيله مورد نظر پرارزش‌تر و نوشته و طرح روي آن بادوام‌تر مي‌شود.
لعابها در انواع زير وجود دارند:
لعاب بي‌رنگ: اين نوع لعاب که براي پوشش سطح چيني‌هاي بدلي ظريف بکار مي‌رود، بي رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسيم و سيليس و خاک چيني سفيد تهيه مي‌شود.
• لعاب رنگي: براي رنگ آبي از اکسيد مس (Cu2O) ، براي رنگ زرد از اکسيد آهن (FeO) و براي رنگ سبز از اکسيد کروم (Cr2O3) ، براي رنگ زرد از کرومات سرب و براي رنگ ارغواني از ارغواني کاسيوس استفاده مي‌شود.
• لعاب کدر: اين نوع لعاب که براي پوشش چپني‌هاي بدلي معمولي بکار مي‌رود و از مخاـوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O4 ، نمک و کربنات سديم تهيه مي‌‌شود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شير در مي‌آورند و شئي لعاب دادني را در آن غوطه‌ور مي‌کنند.
ظروف لعابي
ظروف لعابي درواقع ، نوعي ظروف آهني هستند که سطح آنها را به منظور جلوگيري از زنگ زدن ، از لعاب مي‌پوشانند. البته اين نوع ظروف را نبايد زياد گرم يا سرد و يا پرتاب کرد و يا اينکه تحت ضربه قرارداد، زيرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و مي‌ريزد.

انواع چيني

چيني‌ها در واقع از انواع سراميک محسوب مي‌‌شوند و به دو دسته چيني‌هاي اصل يا سخت و چيني‌هاي بدلي تقسيم مي‌شوند.
• چيني‌هاي اصل:
o چيني ظرف: که مي‌توان آن را نوعي شيشه کدر دانست، مانند ظرف چيني معروف به سور. از ويژگيهاي اين نوع چيني آن است که لعاب رنگي را به خود مي‌‌گيرد.
o چيني سيليسي: اين نوع چيني که به چيني ليموژ معروف است، درکشورهاي فرانسه ، ژاپن و چين تهيه مي‌‌شود. مواد اوليه آن خاک چيني سفيد ، شن سفيد و فلدسپار است.
o چيني آلومينيوم‌دار: اين نوع چيني به نام چيني ساکس و بايو در فرانسه تهيه مي‌‌شود و داراي Al2O3 , SiO2 , CaO است.
• چيني‌هاي بدلي: خمير اين نوع چيني‌ها ترکيبي حد واسط از خمير سفال و خمير چيني‌هاي ظريف است. در نتيجه سختي آنها از چيني‌هاي اصل کمتر است. از اين رو ، حتما بايد آنها را با لعاب بپوشانند. اين نوع چيني‌ها خود به دو دسته تقسيم مي‌شوند:
o بدل چيني‌هاي معمولي که خمير آنها رنگي است و از اين رو ، با لعاب کدر پوشانيده مي‌شود.
o بدل چيني ظريف که خمير آنها مانند خمير چيني بي‌رنگ است اما بر خلاف چيني در مقابل نور شفاف نيست. معمولا سطح اين نوع چيني‌ها را از لعاب بي‌رنگ ورني مانند و شفاف مي‌پوشانند تا ظاهري مانند چيني اصل پيدا کنند.

طبقه‌بندي سراميک‌ها

سراميک‌ها از لحاظ کاربرد به شکل زير طبقه‌بندي مي‌شوند:
سراميک‌هاي سنتي (سيليکاتي)
سراميک‌هاي مدرن (مهندسي)
سراميک هاي اکسيدي
سراميک هاي غير اکسيدي
سراميک‌هاي اکسيدي را از لحاظ ساختار فيزيکي مي‌توان به شکل زير طبقه‌بندي کرد:
سراميک‌هاي مدرن مونوليتيک (يکپارچه)
سراميک‌هاي مدرن کامپوزيتي
سراميک‌هاي سنتي
اين سراميک‌ها همان سراميک‌هاي سيليکاتي هستند. مثل کاشي، سفال، چيني، شيشه، گچ، سيمان و ...
سراميک‌هاي مدرن
اين فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اوليه? خالص و سنتزي ساخته مي‌شوند. اين نوع سراميک‌ها اکثراً در ارتباط با صنايع ديگر مطرح شده‌اند.
سراميک‌هاي اکسيدي

برخي از پرکاربردترين اين نوع سراميک‌ها عبارت‌اند از:

برليا (BeO)
تيتانيا (TiO2)
آلومينا (Al2O3)
زيرکونيا (ZrO2)
منيزيا (MgO)
سراميک‌هاي غيراکسيدي
اين نوع سراميک‌ها با توجه به ترکيبشان طبقه‌بندي مي‌شوند که برخي از پرکاربردترين آنها در زير آمده‌اند:
1. نيتريدها
BN
TiN
Si3N4
GaN
2.کاربيدها
SiC
TiC
WC
شيمي سراميک
مواد اوليه سراميکها
سراميکها ، از سه ماده اوليه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهيه مي‌شود. خاک رس ،‌ همان سيليکاتهاي آلومينيوم هيدراته است که به صورت کاني‌هاي مختلفي يافت مي‌شوند.

طبقه‌بندي کاني‌هاي رس

کاني‌هاي سيليکاتي دو لايه‌اي
• کائولينيت : بررسي پراش اشعه ايکس ، وجود دو لايه را در کائولينيت نشان مي‌دهد. لايه اول شامل واحدهاي 2-Si2O5 چهار وجهي است و لايه دوم از واحدهاي هشت وجهي 2-Al2(OH)4 تشکيل شده است. از اتصال دو لايه ، يک لايه واحد بوجود مي‌آيد که تکرار آن ، لايه کائولينيت را مي‌سازد.
• هالوي‌سيت : کاني ديگر ، هالوي‌سيت است که در مقايسه با کائولينيت کاربرد کمتري دارد.
کانيهاي سيليکاتي سه لايه‌اي
• مونت موري لونيت : مونت موري لونيت داراي سه لايه ، دو لايه به صورت چهاروجهي‌هاي سيليکاتي و لايه وسط به صورت گروه‌هاي هيدروکسي آلومينات است. به علت توانايي گير انداختن سيستمهاي مولکولي مختلف ، اغلب به عنوان کاتاليست مصرف دارند.
• ايليت : ساختمان ايليت ، تقريبا شبيه مونت موري لونيت مي‌باشد و چون هميشه همراه با مخلوط کانيهاي ديگر است فرمول دقيقي نمي‌توان براي آن در نظر گرفت.
ترکيبات ثانوي خاک رس و تاثير آن بر سراميکها
ترکيبات ثانوي ، شامل ترکيبات آهن ، ماسه ، کربناتهاي کلسيم و منيزيم ، ميکا و مواد آلي است که مقادير آنها در انواع خاک رس متغير مي‌باشد. ترکيبات آهن موجود در خاک رس مثل پيريتها و هيدروکسيدهاي آهن و . . . باعث پايين آمدن نقطه ذوب و تغيير رنگ سراميک قبل از پخت به زرد متمايل به قهوه‌اي و بعد از پخت به صورتي متمايل به قرمز تيره مي‌شوند. ماسه ،‌ باعث کم شدن حالت پلاستيته و کاهش قدرت چسبندگي مي‌شود.

کربناتهاي کلسيم و منيزيم به عنوان ناخالصي باعث آسيب ديدگي محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزايش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانيکي و خواص نسوزي محصول مي‌شوند. نمکهاي سولفات و کربنات و کلريدهاي فلزات قليايي خاک رس و واناديوم ، قابل حل در خاکهاي رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس مي‌شوند. ترکيبات واناديوم لکه‌هاي زرد متمايل به سبز ، روي محصول ايجاد مي‌کنند. ترکيبات آلي موجود در خاک رس ، باعث ايجاد رنگ خاکستري مي‌شوند.

انواع سيليکا

دي‌اکسيد سيليکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد. دي‌اکسيد سيليکون در حالت سنگ به صورت کوارتز يافت مي‌شود که در اين حالت خيلي کمياب است. به علت خالص بودن بهترين نوع سيليکا براي مصرف در سراميک‌ها است. نوع گرانول در صنعت سراميک سازي خيلي رايج مي‌باشد. اين نوع سيليکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه‌بندي کرده ، مي‌شويند. نوع پودر سيليکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سراميک چندان مصرف ندارد.
نقش فلدسپارها در سراميک‌سازي
فلدسپارها خاصيت سيال‌کنندگي دارند و امروزه نيز از اين ترکيبات در صنعت سراميک استفاده مي‌کنند. نقش اين ترکيبات در سراميک سازي ، ايجاد فاز شيشه‌اي در توده اوليه است.

انواع فلدسپارها در سراميک

1. فلدسپار پتاسيم KO , Al2O3 , 6SiO2
2. فلدسپار سديم Na2O , Al2O3 , 6SiO2
3. فلدسپار کلسيم CaO , Al2O3 , 6SiO2
از بين اينها فلدسپار پتاسيم از همه مهمتر است، ولي در عمل موادي که به عنوان سيال کننده بکار مي‌روند، مخلوطي از فلدسپارهاي مختلف هستند.

خواص برتر سراميک‌ها نسبت به مواد ديگر

ديرگدازي بالا
سختي زياد
مقاومت به خوردگي بالا
استحکام فشاري بالا
مواد سراميكي انعطاف‌پذير
محققان دانشگاه كُرنل با استفاده از نانوشيمي، يك گروه جديد از مواد تركيبيي را توليد كرده و به نام سراميكهاي انعطاف‌پذير نامگذاري كرده‌اند. مواد جديد، كاربردهاي گسترده‌اي، از قطعات ميكروالكترونيكي گرفته تا جداسازي مولكولهاي بزرگ، مانند پروتئينها خواهند داشت.
آنچه در اين زمينه، حتي براي خود محققان، بيشتر جلب توجه مي‌كند آن است كه ساختمان مولكولي مادة جديد در زير ميكروسكوپ الكتروني (TEM) كه به صورت ساختمان مكعبي است، با پيشگوييهاي رياضي قرن گذشته مطابقت مي‌كند. اولريش ويسنر، استاد علوم و مهندسي مواد دانشگاه كُرنل، مي‌گويد: "ما اكنون در تحقيقات پليمري به ساختمانهايي برخورد مي‌كنيم كه رياضيدانها مدتها قبل وجود آنها را از نظر تئوري اثبات كرده‌اند."
ساختمان مادة جديد، خيلي پيچيده‌تر از آن ماده‌ا‌ي است كه"Plumber’s nightmare" ناميده شده‌است.
ويسنر در گردهمايي سالانة جامعة فيزيك آمريكا در مركز گردهمايي اينديانا، در مورد سراميكهاي انعطاف‌پذير جديد، ‌گفت: "رفتار فازي كوپليمر، موجب جهت دهي تركيبهاي نانوساختاري آلي/معدني مي‌شود." به عقيدة وي، اين ماده يك زمينة تحقيقاتي مهيج و ضروري است كه نتايج علمي و تكنولوژيكي بسيار هنگفتي از آن بدست مي‌آيد.
گروه تحقيقاتي ويسنر از طريق شكلهاي كاملاً هندسي كه در طبيعت يافت مي‌شوند، به طرف نانوشيمي هدايت شد. يك مثال كاملاً مشهود براي ساختار ظريف دو اتميها، جلبك تك‌سلولي است كه ديواره‌هاي پوستة آن از حفره‌هاي سيليكاتي كاملاً جانشين‌شده[9] ساخته شده‌است. ويسنر مي‌گويد: "كليد طبيعي اين جانشيني، كنترل كامل شكل آنها از طريق خود ساماني تركيبات آلي، در جهت رشد مواد غيرآلي (معدني) است." محققان دانشگاه كُرنل تصديق كرده‌اند كه ساده‌ترين راه تقليد از طبيعت، استفاده از پليمرهاي آلي
-‌مخصوصاً موادي موسوم به كوپليمرهاي دي‌بلاك[10]– است؛ زيرا اين مواد مي‌توانند به‌طور شيميايي به صورت نانوساختارهاي با اَشكال هندسي مختلف ساماندهي شوند. اگر پليمر بتواند به طريقي با مواد غيرآلي (معدني) -‌يك سراميك، خصوصاً يك ماده از نوع سيليكاتي- ذوب شود، مادة تركيبي حاصل، تركيبي از خواص زير را خواهد داشت:
ü انعطاف‌پذيري و كنترل ساختار (از پليمر)
ü عملكرد بالا (از سراميك).
ويسنر مي‌گويد: "خواص مواد حاصل، فقط جمع سادة خواص پليمرها و سراميك نبوده، حتي ممكن است اين مواد خواص كاملاً جديدي نيز داشته ‌باشند." محققان دانشگاه كُرنل تاكنون فقط تكه‌هاي كوچكي از سراميك انعطاف‌پذير، با وزن چند گرم ساخته‌اند كه البته براي آزمايش خواص مواد، كافي است. مادة حاصل، شفاف و قابل خم‌كردن است، در عين حال مقاومت قابل توجهي داشته و بر خلاف سراميك خالص خُرد نمي‌شود.
دربعضي موارد، اين ماده، يك هادي يوني بوده و قابليت كاربرد به صورت الكتروليت‌ باتريهاي با كارآيي بالا را دارد. همچنين مادة جديد ممكن است در پيلهاي سوختي بكار برود.
در بعضـي مـوارد هندسـة 6 وجهـي مـاده-كه از طريـق جفت‌شـدن حاصـل مي‌شـود -بسيار بـه ساختـار دو اتميها شبيـه است. در عـوض ويسـنرمي‌گويد: "با دستيابي به اين ساختار مولكولي تقريباً مي‌توان گفت كه به طبيعت كامل‌شده‌ا‌ي دست يافته‌ايم."
ساختار متخلخل سراميكهاي انعطاف‌پذير وقتي شكل مي‌گيرد كه ماده در دماهاي بالا عمليات حرارتي شود. به عقيدة ويسز، اين در حقيقت اولين ماده با چنين هندسه و توزيع كم اندازة حفره‌هاست. چون ماده فقط حفره‌هاي 20-10 نانومتري دارد. محققين دانشگاه كُرنل، در تلاشند تا دريابند كه "آيا اين مواد مي‌توانند براي جداسازي پروتئينهاي زنده استفاده شوند؟"
ويسنرعقيده دارد كه به‌خاطر قابليت خود ساماندهي اين مواد، مي‌توان آنها را به صورت ناپيوسته و در مقياس زياد توليد كرد. او مي‌گويد: "ما مي‌توانيم ساختار را كاملاً كنترل كنيم. ما مي‌توانيم با كنترل خيلي خوبي اين ماده را به مقياس نانو برسانيم. ما حالا مي‌دانيم كه چگونه مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي با شكل و اندازه حفره‌هاي يكسان، بسازيم."
محققان دانشگاه كُرنل اين عمل را با كنترل "فازها" و يا با معماري مولكولي ماده بوسيلة كنترل‌كردن مخلوطي از پليمر و سراميك انجام مي‌دهند. ماده از چند مرحلة انتقالي عبور مي‌كند؛ از مكعبي به 6 وجهي و سپس به ‌نازك و مسطح و بعد به 6 وجهي وارونه و مكعبي وارونه. ماده پس از مرحلة مسطح و قبل از مرحلة 6 وجهي وارونه، به صورت ساختمان مكعبي دوگانه موسوم به Plamber’s nightmare مي‌باشد كه قبلاً در سيستمهاي پليمري يافت نشده‌بود. اين ساختمان اولين ساختار با چنين قابليت انطباق بالايي است كه بوسيلة تركيب خاصي از پليمرها و سراميكها توليد مي‌شود. ويسنرمي‌گويد: "اين شانس وجود دارد كه ما به مجموعه‌ا‌ي از ساختارهاي دوگانة ديگر كه در پليمرها وجود دارد و ديگران چيزي در مورد آنها نمي‌دانند، دست پيدا كنيم. ما راه را براي يافتن هرچه بيشتر چنين ساختارهايي باز كرده‌ايم."

نانوذرات هيدروژل نرم

محققان مؤسسه فناوري جورجيا، خانواده‌اي از نانوذرات با پايه هيدروژل را بوجود آورده‌اند كه مي‌توانند براي تشكيل كريستالهاي فوتوني مورد استفاده قرار گيرند. مي‌توان ويژگيهاي نوري اين كريستالها را بوسيله تنظيم مقدار ذرات موجود در آب -توسط حرارت- دقيقاً تنظيم كرد.
اين ذرات كروي يكدست و نرم مي‌توانند مبنايي براي "سيال فوتوني" باشند ؛ اين سيال را مي‌توان به منظور تشكيل ساختارهاي خودسامان كه طول موجهاي ويژه‌اي از نور را از خود عبورمي‌دهند، مورد استفاده قرار داد. موارد كاربرد اين ساختارها عبارتند از: سوئيچهاي نوري، ارتباطات راه دور، روشهاي جديد تشخيص بيماري با استفاده از ذرات حساس به مولكولهاي زيستي.
آندرليون، استاديار شيمي و بيوشيمي اين موسسه گفت: " ما روش بسيار ابتدايي و ساده‌اي براي بدست آوردن يك نوع ذره و توليد انواع مواد نوري از آن داريم و ديگر لازم نيست كه براي هر ماده نوري، يك ذرة جديد تهيه كنيم. ما محلولي پليمري داريم كه مي‌تواند به روشهاي معمولي مانند لايه‌نشاني چرخشي، قالبگيري و ريخته‌گري تهيه شود كه اين روشهاي معمولي را نمي‌توان براي انواع ديگر مواد فوتوني كلوئيدي بكار برد."
ليون و همكارانش تقريباً صد نوع مختلف از ذرات هيدروژل با قطرهايي حدود 50 نانومتر تا 2 ميكرون را ساخته‌اند. دماي كريستــاله شدن ذرات در طــي فرآيند تشكيــل، بطــور شيميايي در محدوده °C60-10كنترل مي‌شود.
اين نانوذرات ازاتصال پلي-ان-ايزوپروپيل اكريل‌آميد (pNIPAm) با متيلنبيس (اكريل‌آميد) (BIS) حاصل مي‌شوند. پس از رسوب پليمر در محلول، ذرات با يك فرآيند گريز از مركز ساده از آب جدا مي‌شوند. نتيجه كار، ماده ژلاتيني شفافي است كه آبي كمرنگ، سبز يا قرمز بوده و گرانروي[11] آن بيشتر از عسل است.
به منظور دستيابي به ويژگيهاي نوري مطلوب و دلخواه براي ماده ژلاتيني، بايد آن را تا بالاتر از دماي تغيير فاز ذرات سازنده هيدروژل گرم كرد. در اين حالت، كريستالهاي فوتوني نظم خود را از دست داده و مقداري از آب نانوذرات كاسته مي‌شود. پس از دفع مقدار كمي از آب، اين امكان به ذرات داده مي‌شود كه خنك‌شده، دوباره آب جذب كرده و دوباره كريستاليزه شوند. اين سيكل گرمايي موجب مي‌شودكه ذرات هيدروژل نرم، آرايش شش‌وجهي سه‌بعدي پيدا كرده و ساختاري دي‌الكتريك تناوبي بيابند.
-كه براي ويژگيهاي نوري لازم است.- مرحله گرم كردن و دوباره سرد كردن[12] حدوداً 15 مرتبه تكرار مي‌شود تا ساختار كريستالي با ويژگيهاي نوري دلخواه بدست آيد.
محققين بوسيله كنترل هيدراته شدن ذرات، مي‌توانند رنگ مواد را تحت كنترل بگيرند. بنا به اظهارات دكتر ليون، آنها كنترل خيلي خوبي در هر دو زمينه دامنه انتقال و دقت فرآيند داشته و توان طراحي رنگ مواد را دارند.
در دماي بالاتر از دماي تغيير فاز، مواد سريعاً به حالت مايع در‌آمده و مي‌توان آنها را با استفاده از روشهاي استاندارد تهيه پليمر، بر روي سطوح پخش كرده و شكل‌دهي كرد.
با آنكه ممكن است امكان كاربرد عملي اين ذرات تا چندين سال ديگر طول بكشد، اما محققين موارد استفاده‌اي را در صنعت ارتباطات پيش‌بيني مي‌كنند؛ بدين ترتيب كه كريستالهاي فوتوني با قابليت تنظيم دقيق مي‌توانند به منظور استخراج اطلاعات ضبط شده بر روي فيبرهاي نوري در طول موجهاي ويژه، مورد استفاده قرار گيرند. فرستادن سيگنالهاي كددار در طول موجهاي مختلف اين امكان را به فيبرها مي‌دهد كه طي فرآيندي موسوم به multiplexing حجم زيادي از اطلاعات را انتقال دهند. كريستالهاي قابل تنظيم كه از طريق فرآيند جورجيا تهيه مي‌شوند فقط محدوده باريكي از طول موجها را از خود عبور داده وامكان بازيافت جريانهاي خاصي از اطلاعات را از فيبرهاي نوري فراهم ‌كنند.
بعلاوه، اين گروه در مواردي كه نانوذرات به دما حساس باشند، ذراتي ساخته‌اند كه انتقال فاز در آنها براساس حساسيت به ميزان PH و حضور يونهاي فلزي صورت مي‌گيرد. آنها همچنين مشغول كار بر روي ذراتي هستندكه به پروتئينهاي خاص يا ديگر مولكولهاي زيستي حساسيت نشان مي‌دهند؛ و اين مي‌تواند در علم پزشكي براي پي بردن به علائم بيماري و تشخيص آنها مفيد واقع شود.
با اين وجود هنوز كارهاي زيادي باقي‌مانده كه بايد بر روي مواد مورد بحث انجام شود. ليون معتقد است كه مي‌توان نوعي نانوپودر به همان روش تهيه كريستالها توليد كرد كه قادر به انعكاس طول موجهاي ويژه‌اي باشد. به عقيدة وي، اين مواد به علت خودسامان بودن، پايداري ترموديناميكي زيادي دارند؛ بنابراين خواص نوري اين ذرات حاصل آرايش خاص ترموديناميكي آنهاست و اين، امكان توليد موادي با ماهيت بسيار پايدار را به ما مي‌دهد.
سرعت توليد، پايداري و تكرار‌پذيري اين فرآيند از جمله مزاياي آن به شمار مي‌رود.

کاربردهاي مختلف مواد سراميکي

در زير کاربردهاي رايج مواد سراميکي به همراه چندنمونه از مواد رايج در هر کاربرد آورده شده‌است:

1. الکتريکي و مغناطيسي

عايق‌هاي ولتاژ بالا (AlN- Al2O3)
دي الکتريک (BaTiO3)
پيزوالکتريک (ZnO- SiO2)
پيروالکتريک (Pb(ZrxTi1-x)O3))
مغناطيس نرم (Zn1-xMnxFe2O4)
مغناطيس سخت (SrO.6Fe2O3)
نيمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO2)
رساناي يوني (?-Al2O3)
تاباننده? الکترون (LaB6)
ابررسانا (Ba2LaCu3O7-?)

2.سختي بالا

ابزار ساينده، ابزار برشي و ابزار سنگ‌زني (2O3TiN-Al)
مقاومت مکانيکي (SiC- Si3N4)

3.نوري

فلورسانس (Y2O3)
ترانسلوسانس(نيمه‌شفاف) (SnO2)
منحرف کننده? نوري (PLZT)
بازتاب نوري (TiN)
بازتاب مادون قرمز (SnO2)
انتقال دهنده? نور (SiO2)

4.حرارتي

پايداري حرارتي (ThO2)
عايق حرارتي (CaO.nSiO2)
رساناي حرارتي (AlN - C)

5.شيميايي و بيوشيميايي

پروتزهاي استخواني P3O12(Al2O3.Ca5(F,Cl))
سابستريت (TiO2- SiO2)
کاتاليزور (KO2.mnAl2O3)

6.فناوري هسته‌اي

سوخت‌هاي هسته‌اي سراميکي
مواد کاهش‌دهنده‌ي انرژي نوترون
مواد کنترل کننده‌ي فعاليت راکتور
منابع :
فن و هنر سراميک چيست؟ http://www.aftab.ir
شيمي سراميک http://daneshnameh.roshd.ir
انواع سراميک http://www.newdesign.ir
سراميک http://fa.wikipedia.org
سراميک http://daneshnameh.roshd.ir
مواد سراميكي انعطاف‌پذير http://ceramicyazd.blogfa.com/
/الف