مواد وسراميکهاي پيشرفته

خلاصه

اين مقاله به بررسي، كاربردها و ويژگيهاي سراميك هاي پيشرفته پرداخته است. سراميك هاي پيشرفته به دليل برخورداري از ويژگيهاي چون پايداري در دماهاي بالا، استحكام زياد و مقاومت بالا در برابر خوردگي، خواص مغناطيسي و الكتريكي خاص و منحصر به فرد و ساير خواص در بسياري از صنايع از جمله صنايع ماشين سازي، صنايع شيميايي، صنايع الكترونيك و ارتباطات كاربرد دارد. در اين مقاله به بازارهاي آينده اين صنعت اشاره شده و تحولات ناشي از كاربردهاي صنعتي اين سراميك ها مورد بررسي قرار گرفته است.

مواد نو و سراميك هاي پيشرفته

به نقل از خبرنامه انجمن سراميك ,پروفسور واهاگ مارقوسيان

سراميك هاي پيشرفته به دليل برخورداري از ويژگيهايي چون پايداري در دماهاي بالا، استحكام زياد و مقاومت بالا در برابر خوردگي، خواص مغناطيسي و الكتريكي خاص و منحصربه فرد (چون پيزوالكتريسيته، ابررسانايي، عايق بودن يا نيمه هادي بودن و ) و ساير خواص در بسياري از صنايع در ليست اجزاي بسيار مهم و استراتژيك قرار گرفته اند. مثلا در ماشين سازي و ساخت قطعات صنعتي، خواصي چون استحكام و مقاومت در برابر سايش و خوردگي آنها، بسيار اهميت دارد.

در صنايع شيميايي، مقاومت خوب اين مواد در برابر اسيدها و ساير مواد خوردنده بسيار مورد توجه مي باشد. در صنايع هوا-فضا مقاومت اين مواد در برابر حرارت اهميت دارد، و در صنايع الكترونيك و ارتباطات به علت خواص نوري و الكتريكي خوبي كه دارند، از اجزاي مهم محسوب مي شوند. امروزه سراميك ها در قسمتهاي مختلف صنايع اتومبيل سازي نيز روزبه روز كاربرد بيشتري مي يابند. چه در سيستم ترمزها و چه در موتورها و ساير اجزاء.

در 60 سال اخير در مورد 25 گروه مختلف از سراميك هاي پيشرفته، تحقيقات وسيعي صورت گرفته و بسياري از آنها به توليد رسيده اند. در سالهاي اخير، شكوفايي و گسترش صنايع الكترونيك و همچنين كاربرد وسيع سراميك هاي پيشرفته در صنايع مربوط به تكنولوژي پزشكي و اتومبيل سازي، موجب رشد چشمگير بازار سراميك هاي پيشرفته گرديده است و اكنون اين سراميك ها رقمي حدود 50 ميليارددلار را به خود اختصاص داده اند (بدون احتساب سراميك هاي سنتي، شيشه و مواد نسوز معمولي). اين بازار از نرخ رشد سالانه ا ي در حدود 7-6 درصد برخوردار بوده و پيش بيني مي شود كه نرخ رشد آن در سالهاي آينده همچنان افزايش يابد.

موادي كه در سالهاي آينده از اهميت روزافزون برخوردار خواهندبود، موادي چون شيشه هاي پيشرفته، كربن و كامپوزيت ها مي باشند. بطور مثال در سالهاي اخير توجه زيادي به كامپوزيت هاي زمينة سراميكي معطوف شده است (به خصوص به انواعي از اين مواد كه در دماهاي بالا قابل استفاده هستند). مواد كربني و تكنولوژي هاي مربوطه نيز مورد توجه زيادي قرار دارند. سراميك هاي پيشرفته در سالهاي آينده احتمالا كاربردهاي بسيار حساس و دقيق تري در زمينه هاي مختلف پيدا خواهندكرد كه برخي از آنها به قرار زير مي باشند :

ابررساناهاي سراميكي كه اخيرا نمونه هايي از آنها در كابلها و مبدلهاي الكتريكي بكار گرفته شده است و احتمالا سال آينده وارد بازار خواهندشد.

مغناطيس هاي فريتي كه امروزه بازاري به ارزش حدود يك ميليارد دلار را به خود اختصاص داده اند، همچنان به گسترش پيشرفت خود ادامه داده و با خواص نوين و بهينة خود، پاسخگوي نيازهاي جديد بازار در بخشهاي مختلفي چون الكترونيك و اتومبيل سازي خواهندبود. در صنايع تلفن سازي نيز سراميك هاي پيشرفته، ساخت تلفنهاي همراه كوچك را امكان پذير مي سازند.

در تكنولوژي زيستي (بيوتكنولوژي) در مورد كاشت هاي ميكروني ا ي تحقيق مي شود كه قرار است به صورت ميكرو رآكتور در بدن كار كنند. پس به حسگرهاي سراميكي در مقياس نانومتري نياز خواهيم داشت.

ساختارهاي گياهي با سيستمهاي بهينه شدة الياف وكانالهاي خود عينا در مورد ساختارهاي سراميكي شبيه سازي شده اند و قرار است بعنوان سيستمهاي بسيار مؤثر كاتاليزوري بكار گرفته شوند.

درتكنولوژي ساخت كامپيوترها نيز امكان وقوع تحولاتي در راستاي استفاده ازتراشه هاي si-sic بجاي تراشه هاي فعلي سيليكوني وجود دارد. اين موضوع امروزه شديدا مورد پژوهش و تحقيق قرار گرفته است. در صنايع اتومبيل سازي روزبه روز از قطعات الكتريكي بهرة بيشتري گرفته مي شود و استفاده از قطعات سراميكي مينياتوري در اين زمينه بسيار حياتي است.

امروزه شركتهاي بزرگ صنعتي در جستجوي روشهايي هستند كه محصولات خود را هرچه كوچك تر، سبك تر، هوشمندتر و چندمنظوره تر سازند. حركت به سوي چنين محصولاتي به ياري تكنولوژي هايي مانند نانوتكنولوژي امكان پذير خواهدبود.

به ياري نانوتكنولوژي، امكان تأثيرگذاري بر ساختار اتمي مواد وجود دارد. در آن صورت، مواد را مي توان كاملا بر اساس خواص مورد انتظار به گونه ا ي كاملا آزادانه طراحي نمود و به خواص و كيفيت هاي كاملا نويني دست يافت. در اين راستا مواد سراميكي نيز نقش اساسي خواهندداشت.

به طور خلاصه مي توان گفت كه در آغاز قرن 21، حوزه هايي چون فوتونيك، علوم زيستي و فن آوري مواد در مقياس نانو بعنوان مهمترين قلمروهاي پيشرفت علمي و صنعتي معرفي شده اند و سراميك ها در تمامي اين حوزه ها، نقش راهبردي خواهندداشت.

اما در كشور ما تا چه حد به اين حوزه هاي نوين كاربرد سراميك ها و مواد نو توجه شده است؟ حوزه هايي كه محصولات آنها بسيار استراتژيك بوده و ارزش افزوده ا ي تا 100 برابر بيشتر از محصولات معمولي سراميكي دارند. متأسفانه عليرغم صحبتهاي زياد و برقراري جلسات متعدد در مكانهاي مختلف و برگزاري كنفرانس ها، در اين زمينه هنوز گامهاي عملي برداشته نشده است. به نظر مي رسد كه نخستين گام در اين راستا، تعيين استراتژي گسترش صنعت سراميك (يا به طور كلي مواد مهندسي) براي سالهاي آينده و برنامه ريزي براي دستيابي و گسترش برخي از فن آوريهاي فوق الذكر مي باشد. آنگاه جهت هدايت تحقيقات در زمينه هاي داراي اولويت و دستيابي به تكنولوژيهاي مربوطه و حمايت جدي از سرمايه گذاران براي ورود به برخي از اين عرصه هـا، بايـد از سوي دولت گامهاي اساسي برداشته شود؛ چرا كه اگر امروز در اين زمينه ها فكر اساسي نشود و برنامه ريزي اصولي انجام نگيرد، فردا بسيار دير خواهدبود.