skanowanie0024 (31)

Ceramika szklana

•    Ceramika szklana zwana też dewitryfikatami lub pyroceramiką powstaje przez krystalizację (odszklenie) masy szklanej w ściśle określony sposób, umożliwiający utworzenie struktury bardzo drobnoziarnistej, bez porowatości, z pozostałością tylko ok. 2% fazy szklistej.

•    Otrzymuje się ją w wyniku krystalizacji szklą na zarodkach tworzonych przez niewielkie dodatki Cu, Ag lub Au pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.

•    Możliwe jest również uzyskanie podobnych materiałów przez dodatki katalizatorów, np. platynowców lub tlenków tytanu, bez konieczności napromieniowania lecz podczas obróbki cieplnej.

•    Materiały te mają własności mechaniczne i odporność na udary cieplne znacznie większe od szkieł, a niektóre własności lepsze od ceramiki inżynierskiej.

Materiały węglowe

•    Węgiel występuje w następujących odmianach alotropowych:

-    grafit,

• diament,

-    fullereny,

-    nanorurki.

•    Węgiel może także występować w stanie amorficznym.

Grafit

■ Grafit jako odmiana alotropowa węgla ma strukturę warstwową.

•    Izolowane pojedyncze warstwy zbudowane z regularnych sześdokątów, których wierzchołki są zajęte przez atomy węgla, są nazywane grafenami.

•    Każdy z atomów węgla w grafenie jest silnie połączony wiązaniami kowalencyjnymi z trzema sąsiednimi ułożonymi w tej samej płaszczyźnie (rys.).

•    Czwarty elektron uczestniczy w wiązaniu Van der Waalsa pomiędzy warstwami atomów.

•    W konsekwencji grafit cechuje się dobrymi własnościami smarnymi, a w kierunkach równoległych do płaszczyzn z heksagonalnymi układami atomów węgla charakteryzuje się bardzo dobrym przewodnictwem elektrycznym.

•    Ponadto grafit wykazuje się wysoką wytrzymałością i dobrą stabilnością chemiczną w wysokiej temperaturze i atmosferze nieutleniającej, wysokim przewodnictwem cieplnym, niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i wysoką odpornością na szoki cieplne, wysoką adsorpcją gazów oraz dobrą obrabialnością.

•    Jest używany na elementy grzejne pieców elektrycznych, na elektrody do spawania łukowego, w piecach topielnych, na formy odlewnicze dla stopów metali oraz do spiekania materiałów ceramicznych, jako materiał ogniotrwały i izolacyjny, na zbiorniki reaktorów chemicznych, dysze rakiet, styki elektryczne, szczotki kolektorowe i rezystory, elektrody baterii oraz w urządzeniach oczyszczających powietrze.

•    Diament w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym jest metastabilną odmianą alotropową węgla.

•    Wszystkie wiązania każdego atomu węgla z 4 innymi atomami węgla są kowalencyjne.

•    Własności fizyczne diamentu decydują o jego atrakcyjności jako materiału inżynierskiego, ze względu na prawie najwyższą możliwą twardość, bardzo małą przewodność elektryczną bardzo wysoką przewodność cieplną przezroczystość w zakresie światła widzialnego i podczerwieni oraz wysoki współczynnik załamania światła.

•    W ostatnim półwieczu opanowano produkcję diamentów syntetycznych, w tym również o jakości kamieni szlachetnych.

•    W okresie kilkunastu ostatnich lat rozwinięto technologię cienkich warstw diamentowych zarówno w postaci polikrystalicznej, jak również i amorficznej.

•    Własności mechaniczne, elektryczne i optyczne warstw diamentowych lub diamentopodobnych są zbliżone do diamentu litego, co umożliwia wytwarzanie produktów o nowych pożądanych własnościach, np. narzędzi o wysokich własnościach ciernych, soczewek o wysokiej przezroczystości i odporności na zużycie, endoprotez

i implantów o dużej biokompatybilności.

Fullereny

• Odmianą alotropową węgla, odkrytą w roku 1985, są fullereny zawierające 60 atomów w sferycznych klastrach (rys.) złożonych z układów heksagonalnych i pentagonalnych (np. odpowiednio 20 i 12, odpowiadających strukturze skórzanej piłki nożnej).

fart S.4S Srruktum/idiomu

a i widok atomów z przedniej powierz*ani. b) widok wszyrlkiek atomów