İnsanlık, varlığını sürdürdüğünden beri sürekli olarak çevresindeki nesnelerle ve yapılarla etkileşimde bulunmuştur. Bu etkileşim sonucunda, insan yapısal olarak yeni bir şeyler keşfetme veya üretme çabası içine girmiştir. Eski zamanlarda insanoğlu demir-çelik, tunç, bakır gibi o zamanın üst teknolojilerini kullanırken bugün insanlık nanaboyutu daha düşük boyutlara çekmeye çalışıyor yada dünya üzerinde eşi benzeri olmayan devasa büyüklükte yapılar ortaya koyabiliyor. Günümüzde bilim insanları ve mühendisler ortak çalışmalarıyla malzemelerin dahada geliştirilebilmesi ve onun yerine geçebilecek daha iyi malzemeler üretmek için çalışıyorlar. Bugün seramik teknolojisinin ve kullanım alanlarının en uç noktalarından bir tanesi olan ileri teknoloji seramikleri konumuz.
İleri Teknoloji Seramiklerine Genel Bakışı ve Üretimi
Seramikler, genel olarak kil mineralleri ve kuvars tuzları gibi ham madde ürünlerinin birleşimiyle oluşmaktadır. 1980 yılından itibaren yeni bir seramik türü ortaya çıktı. Bu seramik türüne İleri Seramik veya İleri Teknoloji Seramiği denildi. Dünya literatüründe Teknik Seramikler olarakta bilinmektedir. Doğada neredeyse hiç bir şekilde ham madde olarak karşımıza çıkmaz, bunun yerine temel olarak saf ve yüksek kalite tozlar kullanılır. Bu tozlar – mikronaltı tozlar ve dar (küçük) tane dağılımı – çeşitli adımlarla birlikte özel olarak sentetik bir biçimde üretilirler, bu üretimler ürünün mekanik özelliklerini ve fiziksel dayanım kalitesini artırır. Olaya kimyasal olarak yaklaşırsak, ileri teknoloji seramikleri ,tıpkı geleneksel seramikler gibi, metallerle ve metal dışı elementlerle birleşik oluşturur. Oksit olarak alümina (Al2O3) ve zirkonya (ZrO2), nitritlerde ise silisyum nitrür (Si3N4) ve titanyum nitrür (TiN), karbürlerde ise silisyum karbür (SiC) bunlara örnektir. İleri teknoloji seramikleri çok güçlü ve serttir. Bunun nedeni ise elementler arasında bulunan güçlü iyonik ve kovalent bağlardır. İleri teknoloji seramikleri sertlikleri, aşırı derecede iyi olan aşınma dirençleri, kimyasal etkilere maruz kaldığında gösterdiği özellikler ve yüksek sıcaklıklara gösterdiği direnç nedeniyle çoğunlukla polimerler ve metaller istenilen özellikler açısından yetersiz kalındığında bu malzemeler kullanılır.
İleri Teknoloji Seramik Çeşitleri yazımızı okumak için tıklayınız.
İleri Teknoloji Seramiklerinin Uygulama Alanları
İleri teknoloji seramikleri savunma sanayi, elektronik, havacılık, askeri malzemeler gibi bir çok pazarda kendine pay çıkarmaktadır ve günden güne kendini geliştirerek devam eden bir pazar payı vardır. İleri teknoloji seramikleri en büyük atılımı ise 2005 yılında yaptı, bu alandaki şirketler inanılmaz bir destek verdiler. Şirketler kullandıkları malzemeler çift haneli kazançlar elde ettiklerini rapor ediyorlardı, giderek artan gelirleri ve yüksek satış oranları bu malzemeyi kullanmayan diğer sektörleride, bu malzemeyi kullanmaya teşvik ediyordu.
Jet Motoru
İleri Teknoloji Seramik Parçaları
Otomotiv Endüstrisi
İleri Teknoloji Seramikleri, araç ve otomotiv mühendisliğinde güvenliği, maliyet etkinliğini ve konforu artırmada önemli bir rol oynamaktadır. Piezo-seramikler bileşenleri sensörler gibi davranarak elektronik kontrol, araçlardaki motorların sessiz çalıştığına dair bilgi, motorların anlık durumu ve yön değişimlerini kontrol etmek için kullanılan bir malzemedir. Seramik substrat esaslı elektronik bileşenler motor kontrol yönetimini ve onun hakkında bilgisini, güvenlik sistemleri (ABS ve ASR gibi) ve gerektiğinde hava yastıklarını harekete geçirmek için kullanılır. Motorlardaki valf bileşenleri gibi ısıya dirençli parçalar, krank mili yuvasındaki destekler, su ve yakıt için artırılmış verimliliği sağlamak, daha az aşınma ve gürültü emisyonu gibi özellikleride otomotive kazandırır.
Teknik Seramik Kullanılan Bİr Otomobil
Elektronik Endüstrisi
Teknik seramikler elektronik malzeme konusunda çok geniş bir yelpazeye sahip, bunlar yarı-iletken, yalıtkan, piezoelektrik malzemeler, manyetik seramikler, süper iletken, yarı iletkenler gibi malzemelerdir. Bilgisayarlarda, cep telefonlarında, elektronik devrelerde, televizyonlar gibi elektronik malzemelerde kullanılan seramiklere örnektir. Seramiklerin elektronik malzemelerde kullanılması havacılık alanında da çok önemli bir yer edinmesini sağladı. Anten, sensörler, kapasitörler ve dirençler, günden güne gelişen, daha küçük ve efektif kablolar havacılık sektörünün gelişmesinde büyük bir rol oynadı. 1990’larda, concorde tasarım ekibi, o zamanın dünyadaki ilk süpersonik uçağında işlenebilir cam seramiklerini seçtiler. Onların ihtiyacı olan hafiflik ve elektronik motor kontrol ve yönetim sisteminde kullanılmak üzere teknik malzeme yalıtımıydı. İşlenebilir cam seramikleri yüksek sıcaklık ve herhangi bir stres anında plastik özellik gösterme durumu kararlı bir biçimde efektif olduğundan dolayı bu uygulamada bu ürün tercihi yapılmıştır.
Teknik Seramik Parçaları Kullanılmış Bir Jet Motoru
Süpersonik Uçak (Concorde)
Enerji ve Çevre Endüstrisi
Teknik Seramikler, çevre teknolojisi ve enerji kaynaklarının bir çok alanında emisyonları azaltmak, düşük aşınma direnç süreç kontrolü, güvenli ve kaynakların verimli kullanılması açısından kullanılan seramiklerdir. Muazzam aşınma direnci, sıcaklık dayanımı ve yüksek derecede korozyon dayanımı nedeniyle diğer malzemelere alternatif olarak üretilir. Seramikler, enerji santral motorları ve türbinlerinde veya fotovoltaik sistemlerde, güneş termal enerji dönüşümünde, rüzgar ve su gücünde enerji üretmek için aşırı sıcaklık dayanımı ve yüksek stres uygulandığında gösterdiği özellikler nedeniyle önemlidir. Teknik seramikler, bitkilerin performans kabiliyetlerini artırmak, çevre dostluğu, enerji dağıtımındaki kaynakların verimli kullanılması ve hem geleneksel hem de yenilenebilir enerji kaynaklarından tedarik etmede kullanılan önemli malzemelerden biridir. Çevresel uygulamalar ve enerjilerde sertleştirilmiş çelik yada dökme demirin verimli üretmek için seramik kesme malzemeleri, metal işleme teknolojisi için ideal seçimlerden de biridir.
Fotovoltaik Sistemler
Sağlık Endüstrisi
Biyoseramik malzemeler ortopedi ve implant birleşenlerin yardımıyla birlikte yaşamın kaliteli bir şekilde devam etmesi için kalça eklemleri ve diz raplasmanlarında kullanılır. Biyouyumlu ve aşınmaya karşı dirençli ileri teknoloji seramikleri optimum bakım ve hastalara günlük yaşamın zorluklarını yeniden kazandırmalarına yardımcı olunmasıyla doktorların hastalara ulaşmasına ve onları sağlık bir bireye dönüşmesinde kolaylık sağlar. Günümüzde, bir kalça eklemi değiştirme işlemi dünya çapındaki doktorlar tarafından hemen her dakika implate edilir ama zaten ileri teknoloji seramikleri medikal alanda her türlü işlemlerde kullanılıyordu örnek vermek gerekirse litotriptörler ve ultrasonik temizleyiciler yada diş seramikleri alanında diş üretimi bunlara örnek olarak verilebilir.
Elektriksel Olarak Yalıtkan Bir Sağlık Parçası
Kaynakça
- http://www.morgantechnicalceramics.com/
- https://www.ceramicindustry.com/articles/85925-advanced-ceramics-market-overview-advanced-ceramics-markets-begin-recovery
- http://www.ortechceramics.com/ceramic-materials/page/2/
- https://www.ceramtec.com/
- https://www.britannica.com/technology/advanced-ceramics
- İleri seramiklerin özellikleri ve kullanım alanları / Heydar Dehghanpour
- https://www.ceramicindustry.com/topics/2641-advanced-ceramics
- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği / William D. Callister, David D. Rethwisch
Yorumlar