شايد يكي از مهمترين موفقيت هاي پژوهشگران در 30 سال اخير شناخت سراميكهاي پيشرفته و مدرن و كامپوزيتها باشد . پژوهشهائي كه توانست شگفتي هاي باور نكردني در علم مواد و كاربرد آن در تامين نيازهاي بشري بيافريند .
اهميت سراميكهاي پيشرفته در توسعه علوم و فناوري وقتي واضح تر خواهد بود كه توجه نماييم كه دسترسي به High Tech در تمامي زمينه ها بدون بكارگيري قطعه اي از سراميك پيشرفته در ساختار اصلي آن امكانپذير نخواهد بود .
وجود خواص الكتريكي و الكترونيكي , شيميائي , مكانيكي , مغناطيسي منحصر به فرد اين مواد كاربرد گسترده اي براي آنها بوجود آورده است بطوريكه نه تنها صنايع الكترونيك , اپتيك و مغناطيس را متحول ساخته بلكه كاربردهاي با اهداف سازهاي را نيز بطور چشم گيري دگرگون نموده است .
اما چرا سراميك و مواد سراميكي پيشرفته دليل آن واضح مي باشد اين مواد معمولا داراي خــواص زيــــر مي باشد .
1- اتصال شيميائي بسيار قوي كه معمولا از نوع كئووالنت و يا كئووالانت – يوني هستند
2- مقاومت مكانيك زياد ( سوپر مكانيك )
3- مقاومت شيميائي برتر ( در اتمسفر اكسيدان و خورنده )
4- خواص الكتريكي و الكترونيكي منحصر به خود .
5- خواص اپتكي منحصر به خود .
6- مقاومت حرارتي زياد .
7- عمدتا سخت و مقاومت سايشي بالا دارند .
8- دانسيته كم .
9- خواص مغناطيسي برتر .
10- سازگاری با اصول حفظ محیط زیست
کاربردهای سرامیک های مدرن
صنايع بسيار زيادي در ايران هم اكنون نياز مبرمي به اين قطعات و محصولات دارند كه همگي از خـــارج واردمي شود وميليون ها دلار ارز به خود اختصاص داده است .
صنايعي كه مي تواند از اين توليدات استفاده نمايند عبارتند از صنايع نساجي , سراميك و شيشه , قرآوري مواد معدني , صنايع شيميائي , پتروشيمي و نفت , صنايع فولاد و ذوب آهن – صنايع آلومينيم , مس , صنايع انواع پمپ ها و موتورهاي حرارتي , صنايع اتومبيل و كاغذ سازي و غيره كه داراي كاربردهاي زير مي باشند.
- كاربرد مكانيكي :ابزار برش و تراش , واشرجات , تاتاقان ها , شيپوره سند پلاست , فنرهاي مار پيچ و غيره
- كاربرد متالوژي (فلزي ) : ابزار آلات شكل دهي و نورد فلزات , رولرهاي سراميكي براي ضخامت نازك فلزي , قطعات سراميكي براي كشش سيم و مفتول
- كاربرد در صنعت خودروسازي : اطاقك هاي مخصوص پيش احتراق , شمع اتومبيل , گردنده توربوشارژ , سوپاپ , مانيفولداگزوز /گژن پين ( پين پيستون )
- كاربرد در صنايع چوب و كاغذ
- كاربرد در صنايع نساجي
- كاربرد هاي حرارتي : مبدل هاي حرارتي با درجه حرارت بالا , ركوپراتوركوره هاي فولاد و ذوب , سيستم انرژي خورشيدي , توربين هاي گازي , مبدل هاي حرارتي , لوله هاي نسوز سراميكي و ساير لوازم .
- كاربرد هاي شيميائي : *****هاي مورتورهاي احتراق (کاتالیست کانورتور) , دريچه هاي سراميكي و آستري لوله ها، تولید کاتالیست های مورد مصرف در صایع نفت پتروشیمی
- صنایع آب و فاضلاب : سیستم های مدرن تصیفه فاضل آب با کیفیت بسیار بالا برای تبدیل فاضلاب به آب آشامیدنی و تولید شیر آلات بهداشتی .
- كاربردهاي اتمي : سراميك مورد مصرف در نيروگاههاي هسته اي , سوختــها , مصالح كنــــترل كننــــده ( جذب ضايعات اتمي ) , سراميكهاي مورد مصرف در ديوار و پوشش نيروگاههاي هسته اي
- كاربردهاي بيولوژيكي (طبي) : سراميكهاي دهان و دندان , دريچه هاي مصنوعي قلب , پرستازهاي زانومفاصل لگن .
- كاربردهاي نظامي : سپرهاي ضد گلوله , سپرهاي هيلكوپتر , سپرهاي خودروهاي نظامي , ورق هاي مورد استفاده در لوله توپ ، سپرهای حرارتی موشکها
- كاربرد روزمره : قيچي هاي سراميكي , چاقو , در بازكن , خودكار , موچين و محفظه ساعت مچي , كفش هاي ميخي گلف و بيسبال , سوهان ناخن , وسائل زينتي , پيچ هاي سراميكي و غيره .
فلیترها و کاتالیست های سرامیکی که بخشی از سرامیکهای مدرن را پوشش می دهد اغلب با توجه به کاربرد آن دارای ترکیبات مختلف با ساختار اتمی و مولکولی ، شکل و ابعاد ظاهری منتوع و اغلب بصورت قطعات پیچیده با تکنولوژی بالا تولید می شود .
یکی از کاربردهای گسترده که امروزه اهمیت بسیار زیادی را در جلوگیری از آلودگی محیط زیست مطرح می نماید . کاتالیستهای سرامیکی در حال حاضر موارد مصرف عمده ای در صنایع خودروسازی ، آب فاضلاب و هوادارد اماچرا سرامیک و مواد .
در این مقاله سعی می شود به پاره ای از موارد مصرف سرامیکهای مدرن در ساخت *****ها و کاتالیست ها مخصوصا در صنایع خودروسازی و صنایع ذوب فولاد و تولید انرژی برق ، پتروشیمی و پالایش نفت که در حال حاضر در کشور از اهمیت زیادی برخوردار هستند اشاره شود .
کاربرد NSIC : NSIC ها اصطلاحا به تولیداتی گفته می شود که در حرارتهای بالای 1500 درجه مقاوم بوده و به این علت مصارف زیادی در صنایع مختلف دارند .
رایج ترین مورد مصرف این تولیدات بعنوان KILNC FURNITURE در کوره های تولید چینی مظروف می باشد . تولید چینی مظروف در ایران در حال حاضر بیش از 000/50 تن در سال بوده و در کشور مقام دوم را در تو.لید جهانی دارد. ولی تولیدات طرح که در تولید چینی کاملا ضروری است از خارج وارد می شود . تولید این نسوز ها دارای تکنولوژی پیچیـــده و اصطلاحـــــا KNOW HOW می باشد که پژوهشگران ما توانسته اند در مرکز تحقیقات لعاب مشهد به آن دسترسی پیدانمایند .
تولیدات طرح و علت انتخاب آن
طيف بسيار گسترده محصولات این بخش ، سرمایه گذاری در واحد تولید آن را بسیار سنگین می نماید و بنابراین با هدف اولیه ایجاد واحدی که بتواند ضمن تامین بخشی از نیازهای داخل کشور مقدمات ادامه پژوهش های لازم برای متنوع نموده محصولات را فراهم آورد . بنابراین ، این طرح در فازهای مختلف اجرا خواهد شد .
در فاز اول با در نظر گرفتن اولويت هاي بازار مصرف و واردات آن بخشي از سراميك هاي پيشرفته ( جدول پيوست ) كه سراميك هاي پيشرفته را با كاربرد سازه اي مطرح مي سازد در اولويت پژوهشي قرارگرفت تا ضمن دستيابي به مسائل علمي و تكنولوژيكي و دانش فني , خط توليد اين محصولات طراحي و نصب و راه اندازي شود
جدول زير تقسيم بندي سراميكهاي سازه اي را در بطن سراميك هاي پيشرفته نشان مي دهد
تقسيم بندي سراميكهاي سازه اي
سراميك مدرن : 1- سراميك هاي عامل 2- سراميك سازه اي 3- كمپوزيت ها
1- سراميك هاي عامل : غير اكسيدي : Si3N4 - SIC
2- سراميك هاي سازه اي : اكسيدي : Al2O3 - BeO - ZrO2 - CeO2
3- كمپوزيت ها : تقويت شده : ZTM - ZTA - ZTP - PSZ
با توجه به تقسيم بندي بالا همانطوريكه اشاره شد . توليد سه نوع محصول با پايه
الف : غير اكسيدي (N-SIC) يا سيليكون كاريد با باند سيليكون ناتيرايد .
ب : اكسيدي : ( Al2O3) اكسيد آلومينيم و (ZrO2) اكسيد زيركونيم
پ : تقويت شده : ZTM( زيركون تقويت شده با مگنزيت )و ZTA (زيركون تقويت شده با آلومينا ) براي خطوط توليدي اين واحد در نظر گرفته شد .
اهميت سراميكهاي پيشرفته در توسعه علوم و فناوري وقتي واضح تر خواهد بود كه توجه نماييم كه دسترسي به High Tech در تمامي زمينه ها بدون بكارگيري قطعه اي از سراميك پيشرفته در ساختار اصلي آن امكانپذير نخواهد بود .
وجود خواص الكتريكي و الكترونيكي , شيميائي , مكانيكي , مغناطيسي منحصر به فرد اين مواد كاربرد گسترده اي براي آنها بوجود آورده است بطوريكه نه تنها صنايع الكترونيك , اپتيك و مغناطيس را متحول ساخته بلكه كاربردهاي با اهداف سازهاي را نيز بطور چشم گيري دگرگون نموده است .
اما چرا سراميك و مواد سراميكي پيشرفته دليل آن واضح مي باشد اين مواد معمولا داراي خــواص زيــــر مي باشد .
1- اتصال شيميائي بسيار قوي كه معمولا از نوع كئووالنت و يا كئووالانت – يوني هستند
2- مقاومت مكانيك زياد ( سوپر مكانيك )
3- مقاومت شيميائي برتر ( در اتمسفر اكسيدان و خورنده )
4- خواص الكتريكي و الكترونيكي منحصر به خود .
5- خواص اپتكي منحصر به خود .
6- مقاومت حرارتي زياد .
7- عمدتا سخت و مقاومت سايشي بالا دارند .
8- دانسيته كم .
9- خواص مغناطيسي برتر .
10- سازگاری با اصول حفظ محیط زیست
کاربردهای سرامیک های مدرن
صنايع بسيار زيادي در ايران هم اكنون نياز مبرمي به اين قطعات و محصولات دارند كه همگي از خـــارج واردمي شود وميليون ها دلار ارز به خود اختصاص داده است .
صنايعي كه مي تواند از اين توليدات استفاده نمايند عبارتند از صنايع نساجي , سراميك و شيشه , قرآوري مواد معدني , صنايع شيميائي , پتروشيمي و نفت , صنايع فولاد و ذوب آهن – صنايع آلومينيم , مس , صنايع انواع پمپ ها و موتورهاي حرارتي , صنايع اتومبيل و كاغذ سازي و غيره كه داراي كاربردهاي زير مي باشند.
- كاربرد مكانيكي :ابزار برش و تراش , واشرجات , تاتاقان ها , شيپوره سند پلاست , فنرهاي مار پيچ و غيره
- كاربرد متالوژي (فلزي ) : ابزار آلات شكل دهي و نورد فلزات , رولرهاي سراميكي براي ضخامت نازك فلزي , قطعات سراميكي براي كشش سيم و مفتول
- كاربرد در صنعت خودروسازي : اطاقك هاي مخصوص پيش احتراق , شمع اتومبيل , گردنده توربوشارژ , سوپاپ , مانيفولداگزوز /گژن پين ( پين پيستون )
- كاربرد در صنايع چوب و كاغذ
- كاربرد در صنايع نساجي
- كاربرد هاي حرارتي : مبدل هاي حرارتي با درجه حرارت بالا , ركوپراتوركوره هاي فولاد و ذوب , سيستم انرژي خورشيدي , توربين هاي گازي , مبدل هاي حرارتي , لوله هاي نسوز سراميكي و ساير لوازم .
- كاربرد هاي شيميائي : *****هاي مورتورهاي احتراق (کاتالیست کانورتور) , دريچه هاي سراميكي و آستري لوله ها، تولید کاتالیست های مورد مصرف در صایع نفت پتروشیمی
- صنایع آب و فاضلاب : سیستم های مدرن تصیفه فاضل آب با کیفیت بسیار بالا برای تبدیل فاضلاب به آب آشامیدنی و تولید شیر آلات بهداشتی .
- كاربردهاي اتمي : سراميك مورد مصرف در نيروگاههاي هسته اي , سوختــها , مصالح كنــــترل كننــــده ( جذب ضايعات اتمي ) , سراميكهاي مورد مصرف در ديوار و پوشش نيروگاههاي هسته اي
- كاربردهاي بيولوژيكي (طبي) : سراميكهاي دهان و دندان , دريچه هاي مصنوعي قلب , پرستازهاي زانومفاصل لگن .
- كاربردهاي نظامي : سپرهاي ضد گلوله , سپرهاي هيلكوپتر , سپرهاي خودروهاي نظامي , ورق هاي مورد استفاده در لوله توپ ، سپرهای حرارتی موشکها
- كاربرد روزمره : قيچي هاي سراميكي , چاقو , در بازكن , خودكار , موچين و محفظه ساعت مچي , كفش هاي ميخي گلف و بيسبال , سوهان ناخن , وسائل زينتي , پيچ هاي سراميكي و غيره .
فلیترها و کاتالیست های سرامیکی که بخشی از سرامیکهای مدرن را پوشش می دهد اغلب با توجه به کاربرد آن دارای ترکیبات مختلف با ساختار اتمی و مولکولی ، شکل و ابعاد ظاهری منتوع و اغلب بصورت قطعات پیچیده با تکنولوژی بالا تولید می شود .
یکی از کاربردهای گسترده که امروزه اهمیت بسیار زیادی را در جلوگیری از آلودگی محیط زیست مطرح می نماید . کاتالیستهای سرامیکی در حال حاضر موارد مصرف عمده ای در صنایع خودروسازی ، آب فاضلاب و هوادارد اماچرا سرامیک و مواد .
در این مقاله سعی می شود به پاره ای از موارد مصرف سرامیکهای مدرن در ساخت *****ها و کاتالیست ها مخصوصا در صنایع خودروسازی و صنایع ذوب فولاد و تولید انرژی برق ، پتروشیمی و پالایش نفت که در حال حاضر در کشور از اهمیت زیادی برخوردار هستند اشاره شود .
کاربرد NSIC : NSIC ها اصطلاحا به تولیداتی گفته می شود که در حرارتهای بالای 1500 درجه مقاوم بوده و به این علت مصارف زیادی در صنایع مختلف دارند .
رایج ترین مورد مصرف این تولیدات بعنوان KILNC FURNITURE در کوره های تولید چینی مظروف می باشد . تولید چینی مظروف در ایران در حال حاضر بیش از 000/50 تن در سال بوده و در کشور مقام دوم را در تو.لید جهانی دارد. ولی تولیدات طرح که در تولید چینی کاملا ضروری است از خارج وارد می شود . تولید این نسوز ها دارای تکنولوژی پیچیـــده و اصطلاحـــــا KNOW HOW می باشد که پژوهشگران ما توانسته اند در مرکز تحقیقات لعاب مشهد به آن دسترسی پیدانمایند .
تولیدات طرح و علت انتخاب آن
طيف بسيار گسترده محصولات این بخش ، سرمایه گذاری در واحد تولید آن را بسیار سنگین می نماید و بنابراین با هدف اولیه ایجاد واحدی که بتواند ضمن تامین بخشی از نیازهای داخل کشور مقدمات ادامه پژوهش های لازم برای متنوع نموده محصولات را فراهم آورد . بنابراین ، این طرح در فازهای مختلف اجرا خواهد شد .
در فاز اول با در نظر گرفتن اولويت هاي بازار مصرف و واردات آن بخشي از سراميك هاي پيشرفته ( جدول پيوست ) كه سراميك هاي پيشرفته را با كاربرد سازه اي مطرح مي سازد در اولويت پژوهشي قرارگرفت تا ضمن دستيابي به مسائل علمي و تكنولوژيكي و دانش فني , خط توليد اين محصولات طراحي و نصب و راه اندازي شود
جدول زير تقسيم بندي سراميكهاي سازه اي را در بطن سراميك هاي پيشرفته نشان مي دهد
تقسيم بندي سراميكهاي سازه اي
سراميك مدرن : 1- سراميك هاي عامل 2- سراميك سازه اي 3- كمپوزيت ها
1- سراميك هاي عامل : غير اكسيدي : Si3N4 - SIC
2- سراميك هاي سازه اي : اكسيدي : Al2O3 - BeO - ZrO2 - CeO2
3- كمپوزيت ها : تقويت شده : ZTM - ZTA - ZTP - PSZ
با توجه به تقسيم بندي بالا همانطوريكه اشاره شد . توليد سه نوع محصول با پايه
الف : غير اكسيدي (N-SIC) يا سيليكون كاريد با باند سيليكون ناتيرايد .
ب : اكسيدي : ( Al2O3) اكسيد آلومينيم و (ZrO2) اكسيد زيركونيم
پ : تقويت شده : ZTM( زيركون تقويت شده با مگنزيت )و ZTA (زيركون تقويت شده با آلومينا ) براي خطوط توليدي اين واحد در نظر گرفته شد .
roperties, Processing and use in design, CRC Press, 1992. 
