セラミック工学 - 百科事典

セラミック工学は、無機、非金属材料から物体を作る科学と技術です。これには、熱の作用や、高純度化学溶液からの沈殿反応を使用して低い温度で行われる方法が含まれます。この用語は、原料の精製、関連する化学化合物の研究と生産、それらの形成された部品およびその構造、組成および特性の研究を含みます。

セラミック材料は、原子スケールでの長範囲の秩序を持つ結晶または部分結晶構造を持つことができます。ガラスセラミックは、無定形またはガラス状の構造を持ち、限られたまたは短範囲の原子秩序を持つことができます。これらは、冷却時に固化する溶融体から形成された、熱の作用によって形成および成熟された、または例えば熱液または溶膠-ゲル合成を使用して低温で化学的に合成されたものです。

セラミック材料の特別な性質は、材料工学、電気工学、化学工学および機械工学における多くの応用を生み出します。セラミックは耐熱性があり、金属やポリマーなどの材料に不適切な多くのタスクに使用できます。セラミック材料は、採掘、航空宇宙、医療、製油、食品および化学産業、包装科学、電気工学、産業および送電、ガイド光波伝送を含む幅広い産業で使用されています。

歴史
「セラミック」という言葉は、ギリシャ語の「ケラミκός」（keramikos）に由来し、陶器を意味します。それは、もっと古いインド・ヨーロッパ語の根「燃える」に関連しています。「セラミック」は、単数形でセラミック材料やセラミック製造の製品を指す名詞として使用されることができますが、形容詞としても使用されます。セラミックスは、セラミック材料から作られるものです。セラミック工学は、現在の基準で見ると異なる学科から発展した多くの科学の中で進化しました。材料科学工学は、今日までセラミック工学とともに分類されています。

アブラハム・ダービーは、1709年にイングランドのシャップシャーでコークを初めて使用し、溶融プロセスの収率を向上させました。コークは、今では広く使用されており、炭化物セラミックの生産に使用されています。陶芸家ジョージア・ウェジウッドは、1759年にイングランドのストーク・オン・トレントで最初の現代セラミック工場を開設しました。オーストリアの化学者カール・ヨーゼフ・バイエルは、ロシアの繊維産業で働いており、1888年にバーミリウム鉱石から酸化アルミニウムを分離するプロセスを開発しました。バイエルプロセスは、今日でもセラミックおよびアルミニウム産業で酸化アルミニウムを精製するために使用されています。ピエールとジャック・キュリー兄弟は、1880年頃にロシェル塩で圧電性を発見しました。圧電性は、電気セラミックの鍵となる特性の1つです。

E.G. アーチソンは1893年にコークと粘土の混合物を加熱し、炭化ケイ素、または合成シリカ炭化物を発明しました。ハンリ・モイサンも、アーチソンと同じ時期にパリの電気弧炉でSiCと炭化チタンの合成を行いました。カール・シュローターは、1923年にドイツで液体状態焼結を使用して、モイサンの炭化チタンの粒子をコバルトで結合または「接着」しました。接着（金属結合）炭化物エッジは、硬化鋼の切り工具の耐久性を大幅に向上させました。W.H. ネルンストは、1920年代にベルリンで立方安定酸化ジルコニアを開発しました。この材料は、排気システムにおける酸素センサーとして使用されます。セラミックが工程で使用される主要な制限要因は、脆性です。

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