مواد و ساخت پیشرفته

در سال‌های اخیر، پژوهش‌ها و تلاش‌های زیادی در زمینه سرامیک‌های فوق پیشرفته انجام شده که به تولید مواد جدیدی منجر گشته است. برخی از این حوزه‌های سرامیکی مهم که به تازگی توسعه یافته‌اند و دارای خواص منحصر به فردی هستند. این سرامیک‌ها نمایانگر جدیدترین پیشرفت‌ها در زمینه مواد پیشرفته هستند و هر کدام از آن‌ها نقش مهمی در توسعه فناوری‌های نوین و کاربردهای صنعتی دارند. در ادامه به مهم‌ترین و جدیدترین موارد اشاره خواهیم داشت.

1. سرامیک‌های شفاف (Transparent Ceramics)

این سرامیک‌ها قابلیت عبور نور را دارند و می‌توانند به عنوان جایگزینی برای شیشه‌های ضد گلوله و شیشه‌های مقاوم به حرارت در شرایط سخت استفاده شوند. به طور کلی موارد استفاده از آنها در اپتیک‌های پیشرفته، پنجره‌های ضدگلوله و صفحات نمایشگرهای الکترونیکی مقاوم است. آلومینیوم اکسی‌نیترید (ALON) و اسپینل منیزیم آلومینات (MgAl2O4) از مهم‌ترین سرامیک‌های شفاف هستند.

2. سرامیک‌های فرامواد (Metamaterials Ceramics)

این سرامیک‌ها به دلیل ساختار فراماده‌ای خود دارای خواص بی‌نظیری همچون پاسخ غیرمعمول به امواج الکترومغناطیسی هستند. همچنین می‌توانند به عنوان مواد با ضریب شکست منفی و یا برای ایجاد پوشش‌های نامرئی‌کننده استفاده شوند. از آنها می‌توان در فناوری‌های مخابراتی، حسگرها، و رادارهای پیشرفته بهره گرفت.

3. سرامیک‌های فوق‌العاده سبک (Ultra-lightweight Ceramics)

این سرامیک‌ها دارای ساختار میکرو و نانو متخلخل هستند که وزن بسیار کمی داشته و در عین حال مقاومت مکانیکی بالایی دارند. آنها معمولا در صنایع هوافضا، تجهیزات نظامی و مواردی که نیاز به موادی با نسبت استحکام به وزن بالا دارند کاربرد دارند. آئروژل‌های سرامیکی که از موادی مانند سیلیس، آلومینا و تیتانیا ساخته می‌شوند از نمونه‌های این خانواده سرامیک هستند.

4. سرامیک‌های فوق رسانا (Superconducting Ceramics)

سرامیک‌هایی که در دماهای نزدیک به دمای اتاق به حالت ابررسانا می‌رسند و تحولی بزرگ در فناوری‌های الکترونیکی ایجاد کرده‌اند. از آنها در تولید مدارهای فوق سریع، مغناطیس‌های قدرتمند، و خطوط انتقال انرژی استفاده می‌شود. سرامیک‌های اکسید مس و باریم (YBCO) یکی از معروف‌ترین ابررساناها است.

5. سرامیک‌های نانوکامپوزیت (Nanocomposite Ceramics)

این سرامیک‌ها از ترکیب مواد سرامیکی با نانومواد مختلف ایجاد می‌شوند که خواصی همچون مقاومت به سایش و شکست، و خواص الکتریکی و حرارتی بهبود یافته دارند و در ابزارهای برش، پوشش‌های مقاوم به سایش و قطعات با دقت بالا کاربرد دارند. سرامیک‌های کامپوزیتی با نانوذرات کاربید سیلیسیم و نیترید بور از جمله آنها هستند.

6. سرامیک‌های زیست‌سازگار پیشرفته (Advanced Biocompatible Ceramics)

این سرامیک‌ها برای استفاده در بدن انسان بهینه‌سازی شده‌اند و برای ساخت ایمپلنت‌های پزشکی و بافت‌های مصنوعی، استخوانی و سایر کاربردهای پزشکی استفاده می‌شوند. سرامیک‌های هیدروکسی‌آپاتیت (Hydroxyapatite) و سرامیک‌های کلسیم فسفات از نمونه‌های آن است.

7. سرامیک‌های حرارتی فوق پیشرفته (Ultra-high Temperature Ceramics - UHTCs)

این سرامیک‌ها توانایی مقاومت در دماهای بسیار بالا (بیش از 2000 درجه سانتی‌گراد) را دارند و برای کاربردهای در دماهای بسیار شدید طراحی شده‌اند که همین امر آنها را مناسب استفاده در فناوری‌های فضایی، نازل‌های موشک و سرهای پرتابه‌های مافوق صوت کرده است. از نمونه‌های این دسته سرامیک‌های پیشرفته می‌توان به دی‌بورید زیرکونیوم (ZrB2) و دی‌بورید هافنیوم (HfB2) اشاره داشتو