*سراميكهاي پيشرفته بهدليل برخورداري از ويژگيهايي چون پايداري در دماهاي بالا، استحكام زياد و مقاومت بالا در برابر خوردگي، خواص مغناطيسي و الكتريكي خاص و منحصربهفرد، در بسياري از صنايع در ليست اجزاي بسيار مهم و استراتژيك قرار گرفتهاند. مثلاً كاربرد آنها در ماشينسازي و ساخت قطعات صنعتي بهخاطر خواصي چون استحكام و مقاومت در برابر سايش و خوردگي، بسيار برجسته است.
1- تعريف سراميك و سراميكهاي پيشرفته
بهطور كلي به مواد كاني غيرفلزي سراميك ميگويند؛ به اين مفهوم كه علاوهبر اينكه معدني هستند در عين حال خواص فلزي ندارند. علمي كه به بحث در مورد سراميكها ميپردازد به علم سراميك و صنعت مرتبط با آن به صنعت سراميك موسوم است.
در اين صنعت دو شاخه اصلي وجود دارد: 1. سراميكهاي سنتي و 2. سراميكهاي پيشرفته.
سراميكهاي پيشرفته گروهي از مواد نو هستند كه با توجه به كاربرد، ارزش افزوده و پيچيدگي فناوري، داراي تقسيمبنديهاي مختلفي هستند. رايجترين دستهبندي سراميكهاي پيشرفته بر اساس كاربرد آنها است. اين دستهبندي شامل: سراميكهاي مهندسي، بيوسراميكها، الكتروسراميكها و شيشهسراميكها ميشود. در اين بين، الكتروسراميكها بهعلت حوزة وسيع كاربرد و بيوسراميكها بهخاطر ارتباطشان با حيات بشر از اهميت خاصي برخوردار هستند.
در حال حاضر پيشرفته يا سنتيبودن يك ماده بيشتر از اينكه به خود آن مربوط باشد به مفاهيم و ديدگاههايي برميگردد كه بر آن اساس ماده، ساخته شده است؛ به اين معني كه نوع نگرش به اين مواد، پيشرفته يا سنتي بودن آنها را تعيين ميكند. بنابراين اگر با يك ديدگاه علمي پيشرفته، مادهاي را بررسي و دگرگون كنند كه از سالها قبل وجود داشته است، ماده موردنظر در حوزه مواد پيشرفته قرار خواهد گرفت و برعكس اگر كاربردي بسيار متداول و غيرعلمي و غيرمهندسي حتي از يك ماده جديد مدنظر باشد با حوزة مواد سنتي و متداول سروكار خواهيم داشت.
با ذكر يك مثال ميتوان مفهوم را روشنتر بيان كرد. گچ و رس جزء مواد بسيار سنتي و متداول هستند و سالهاي زيادي است كه مورد استفاده قرار ميگيرند، ولي در حال حاضر ميتوان با ديدگاههاي جديد (مثل نانوفناوري) و در مقياس اتمي و سلول واحد، تغييراتي را در اين مواد ايجاد كرد؛ بهگونهاي كه داراي خواصي شوند كه قبلاً فاقد آن بودهاند. در اين صورت گرچه هنوز با گچ و رس سروكار داريم ولي حوزة پيش روي ما مربوط به مواد پيشرفته خواهد بود.
پس بهطور كلي ميتوان مولفة دانش در توليد يك محصول را بهعنوان معياري براي تعيين پيشرفته يا سنتي بودن آن در نظر گرفت، بهگونهاي كه اگر دانش در توليد يك محصول سراميكي داراي نقش محوري و اساسي باشد آن ماده را در گروه سراميكهاي پيشرفته قرار داده و سراميكهاي سنتي را آن دسته از مواد دانست كه در توليد آنها سهم دانش ناچيز باشد.
2- كاربرد سراميكهاي پيشرفته
سراميكهاي پيشرفته بهدليل برخورداري از ويژگيهايي چون پايداري در دماهاي بالا، استحكام زياد و مقاومت بالا در برابر خوردگي، خواص مغناطيسي و الكتريكي خاص و منحصربهفرد، در بسياري از صنايع در ليست اجزاي بسيار مهم و استراتژيك قرار گرفتهاند. مثلاً كاربرد آنها در ماشينسازي و ساخت قطعات صنعتي بهخاطر خواصي چون استحكام و مقاومت در برابر سايش و خوردگي، بسيار برجسته است.
سراميكهاي پيشرفته در لوازم خانگي نيز كاربرد دارند. البته در حال حاضر، چون قيمت آن نسبت به مواد سنتي براي كارهاي عمومي كمي بالا است، استفاده كمتري از آنها ميشود. ولي در آينده بهدليل رشد تقاضا و افزايش مقدار توليد، قيمت اين نوع سراميكها كاهش يافته و كاربردهاي عمومي آنها بيشتر خواهد شد.
سراميكهاي پيشرفته در سالهاي آينده احتمالاً كاربردهاي بسيار حساس و دقيقتري در زمينههاي مختلف پيدا خواهندكرد كه برخي از آنها به قرار زير ميباشند:
2-1- اب�?ررساناهاي سراميكي
در بعضي از مواد وقتي كه به يك دماي خاص برسيم، تغييري در حالت ماده بهوجود ميآيد كه به آن ابررسانايي ميگويند. در اين حالت مقاومت الكتريكي از بين ميرود؛ بهطوري كه جرياني كه در يك حلقه ابررسانا توليد مي شود تا صد هزار سال بدون تغيير باقي ميماند. ابررساناهاي سراميكي كه اخيرا نمونه هايي از آنها در كابلها و مبدلهاي الكتريكي بهكار گرفته شده است، احتمالاً در سالهاي آينده وارد بازار خواهند شد.
2-3- كاربرد سراميكهاي پيشرفته در فناوري زيستي (بيوفناوري)
در مورد كاشتهاي ميكروني كه قرار است بهصورت ميكرورآكتور در بدن كار كنند تحقيقاتي انجام گرفته است كه در آن به حسگرهاي سراميكي در مقياس نانومتري نياز خواهد بود. همچنين ساختارهاي گياهي با سيستمهاي بهينه شدة الياف وكانالهاي خود عيناً در مورد ساختارهاي سراميكي شبيهسازي شدهاند و قرار است بهعنوان سيستمهاي بسيار مؤثر كاتاليزوري بهكار گرفتهشوند.
2-4- درفناوري ساخت كامپيوترها
در اين زمينه امكان وقوع تحولاتي در راستاي استفاده از تراشههاي اس.آي- اس.آي. سي (Si-SiC) بجاي تراشههاي فعلي سيليكوني وجود دارد. اين موضوع امروزه شديداً مورد پژوهش و تحقيق قرار گرفتهاست. در صنايع اتومبيلسازي روزبهروز از قطعات الكتريكي بهرة بيشتري گرفته ميشود و استفاده از قطعات سراميكي مينياتوري در اين زمينه بسيار حياتي است.
2-5- كاربردهاي ميكروالكترونيكي سراميكها
در آينده، سراميكها باز هم در كاربردهاي ميكروالكترونيكي نقش خواهند داشت. مزاياي پايههاي سراميكي درون اتصالي مانند ثبات خواص الكتريكي، نشر حرارتي بالا، قدرت تكنيك بالا، خطوط هدايت كاملاً واضح و قابليت سوار كردن اجزاي كنشپذير، سراميكها را براي استفاده در قطعات الكترونيكي، ايدهآل ميسازد. برخي از كاربردهاي اين مواد در تلفنهاي همراه، پيجرها، سيستمهاي ترمز ضد قفل شونده، كنترلكنندههاي موتور خودرو، باتري قلب و دوربينهاي ديجيتالي ميباشد.
2-6- زمينههاي ديگر كاربرد سراميك
فناوريهاي ديگري كه سراميكها در آينده در آنها نقش خواهند داشت، كامپوزيتهاي زمينه سراميكي، دستگاههاي ميكروالكترومكانيكي(MEMS)، سيستمهاي هوشمند با استفاده از مواد سراميكي (پيزو سراميكها) و الگوسازيهاي اوليه سريع، خواهند بود.
اما اگر بخواهيم بيشتر راجع به آينده فكر كنيم، احتمال وجود كامپيوترهاي سريعتري ميرود كه بر پايه سيستم دوتايي صفر و يك نيستند. اين كامپيوترها در سطح اتمي عمل خواهند كرد و به جاي اِلِمانهاي نيمههادي، داراي نقاط كوانتومي بهعنوان واحدِ مدارشان خواهند بود.
برگرفته از نوشتههاي دكتر سرپولكي، دكتر صولتي، دكتر گلستانيفرد، دكتر مارقوسيان و دكتر هاوسمن.