Definisi dan Kimia Keramik

Kata "keramik" berasal dari kata Yunani "keramikos", yang berarti "tembikar". Sementara keramik yang paling awal adalah tembikar, istilah ini mencakup sekelompok besar bahan, termasuk beberapa elemen murni. Keramik adalah anorganik, bukan logam padat, umumnya didasarkan pada oksida, nitrida, borida, atau karbida, yang ditembakkan pada suhu tinggi. Keramik dapat diglasir sebelum pembakaran untuk menghasilkan lapisan yang mengurangi porositas dan memiliki permukaan yang halus dan sering diwarnai. Banyak keramik mengandung campuran ikatan ionik dan kovalen antar atom. Bahan yang dihasilkan dapat berupa kristal, semi kristal, atau vitreous. Bahan amorf dengan komposisi serupa umumnya disebut "kaca".

Empat jenis utama keramik adalah whitewares, keramik struktural, keramik teknis, dan refraktori. Peralatan termasuk peralatan masak, tembikar, dan ubin dinding. Keramik struktural termasuk bata, pipa, ubin atap, dan ubin lantai. Keramik teknis juga dikenal sebagai keramik khusus, halus, canggih, atau direkayasa. Kelas ini mencakup bantalan, ubin khusus (mis. Pelindung panas pesawat ruang angkasa), implan biomedis, rem keramik, bahan bakar nuklir, mesin keramik, dan pelapis keramik. Refraktori adalah keramik yang digunakan untuk membuat cawan lebur, garis kiln, dan memancarkan panas dalam perapian gas.

Bahan baku untuk keramik termasuk tanah liat, kaolinate, aluminium oxide, silicon carbide, tungsten carbide, dan elemen murni tertentu. Bahan baku dikombinasikan dengan air untuk membentuk campuran yang dapat dibentuk atau dicetak. Keramik sulit untuk dikerjakan setelah dibuat, jadi biasanya, mereka dibentuk menjadi bentuk akhir yang diinginkan. Bentuknya dibiarkan kering dan ditembakkan dalam oven yang disebut tungku. Proses pembakaran memasok energi untuk membentuk yang baru ikatan kimia dalam bahan (vitrifikasi) dan kadang-kadang mineral baru (mis., bentuk mullite dari kaolin dalam penembakan porselen). Glasir tahan air, dekoratif, atau fungsional dapat ditambahkan sebelum penembakan pertama atau mungkin memerlukan penembakan berikutnya (lebih umum). Tembakan keramik pertama menghasilkan produk yang disebut bisque. Penembakan pertama membakar organik dan kotoran tidak stabil lainnya. Penembakan kedua (atau ketiga) bisa disebut pelapisan.

Tembikar, batu bata, ubin, gerabah, porselen, dan porselen adalah contoh umum dari keramik. Bahan-bahan ini terkenal untuk digunakan dalam bangunan, kerajinan, dan seni. Ada banyak bahan keramik lainnya:

• Di masa lalu, kaca dianggap sebagai keramik, karena merupakan padatan anorganik yang dipecat dan diperlakukan seperti keramik. Namun, karena gelas adalah sebuah amorf padat, kaca biasanya dianggap sebagai bahan yang terpisah. Struktur internal keramik yang teratur memainkan peran besar dalam sifat-sifatnya.
• Silikon murni dan karbon murni dapat dianggap sebagai keramik. Dalam arti yang ketat, berlian bisa disebut keramik.
• Silikon karbida dan tungsten karbida adalah keramik teknis yang memiliki ketahanan abrasi yang tinggi, menjadikannya berguna untuk pelindung tubuh, pelat aus untuk penambangan, dan komponen mesin.
• Uranium oksida (UO₂ adalah keramik yang digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir.
• Zirkonia (Zirkonium dioksida) digunakan untuk membuat bilah pisau keramik, permata, sel bahan bakar, dan sensor oksigen.
• Zinc oxide (ZnO) adalah semikonduktor.
• Boron oksida digunakan untuk membuat pelindung tubuh.
• Bismuth strontium copper oxide dan magnesium diboride (MgB₂) adalah superkonduktor.
• Steatite (magnesium silikat) digunakan sebagai isolator listrik.
• Barium titanate digunakan untuk membuat elemen pemanas, kapasitor, transduser, dan elemen penyimpanan data.
• Artefak keramik berguna dalam arkeologi dan paleontologi karena komposisi kimianya dapat digunakan untuk mengidentifikasi asal-usulnya. Ini tidak hanya mencakup komposisi tanah liat tetapi juga komposisi tanah liat melunakkan - bahan yang ditambahkan selama produksi dan pengeringan.

Keramik mencakup berbagai macam bahan sehingga sulit untuk menggeneralisasi karakteristiknya. Kebanyakan keramik menunjukkan sifat-sifat berikut:

• Kekerasan tinggi
• Biasanya rapuh, dengan ketangguhan yang buruk
• Tinggi titik lebur
• Resistensi kimia
• Konduktivitas listrik dan termal yang buruk
• Rendah daktilitas
• Modulus elastisitas tinggi
• Kekuatan kompresi tinggi
• Transparansi optik untuk berbagai panjang gelombang

Pengecualian termasuk keramik superkonduktor dan piezoelektrik.

Ilmu persiapan dan karakterisasi keramik disebut ceramografi.

Bahan komposit terdiri dari lebih dari satu kelas bahan, yang mungkin termasuk keramik. Contoh komposit termasuk serat karbon dan fiberglass. SEBUAH keramik logam adalah jenis material komposit yang mengandung keramik dan logam.

SEBUAH kaca-keramik adalah bahan nonkristalin dengan komposisi keramik. Sementara keramik kristal cenderung dibentuk, gelas-keramik terbentuk dari pengecoran atau meniup lelehan. Contoh keramik gelas termasuk kompor "kaca" dan komposit kaca yang digunakan untuk mengikat limbah nuklir untuk dibuang.