Jelaskan Keramik dari Padat

Padatan keramik terdiri dari senyawa anorganik, biasanya oksida unsur kimia. Mereka inert secara kimia, dan sering kali mampu menahan erosi kimia yang terjadi di lingkungan asam maupun basa. Keramik umumnya dapat menahan suhu tinggi antara  (1800 sampai 3000 °F). Pengecualian meliputi bahan anorganik non-oksida, seperti nitrida, borida dan karbida.

Bahan baku keramik tradisional meliputi mineral tanah liat seperti kaolinite, bahan yang lebih baru termasuk aluminium oksida (alumina). Bahan keramik modern, yang tergolong keramik maju, termasuk silikon karbida dan wolfram karbida. Keduanya dihargai karena ketahanan abrasinya, dan oleh karena itu, menemukan penggunaan aplikasinya sebagai pelat penutup peralatan penghancur dalam operasi penambangan.

Sebagian besar bahan keramik, seperti alumina dan senyawanya, terbentuk dari bubuk halus, menghasilkan mikrostruktur polikristal berbutir halus yang dipenuhi dengan pusat hamburan cahaya yang sebanding dengan panjang gelombang cahaya tampak. Dengan demikian, bahan umumnya buram, berlawanan dengan material transparan. Teknologi nano (misalnya sol-gel) terbaru, bagaimanapun, memungkinkan produksi keramik transparan polikristal seperti alumina transparan dan senyawa alumina untuk aplikasi semacam laser berenergi tinggi. Keramik yang lebih maju juga digunakan di industri obat-obatan, listrik dan elektronika.

Teknik keramik adalah ilmu dan teknologi untuk menciptakan bahan, suku cadang, dan peralatan keramik padat. Ini dilakukan melalui aksi panas, maupun pada suhu yang lebih rendah, dengan menggunakan reaksi pengendapan dari larutan kimia. Istilah ini mencakup pemurnian bahan baku, studi dan produksi senyawa kimia yang bersangkutan, formasi mereka menjadi komponen, dan studi mengenai struktur, komposisi dan sifatnya.

Secara mekanis, bahan keramik adalah rapuh, keras, kuat menahan kompresi tapi lemah dalam menahan geseran dan tensi. Bahan rapuh dapat menunjukkan kekuatan tarik yang signifikan dengan mendukung beban statis.  menunjukkan jumlah energi yang dapat diserap material sebelum kegagalan mekanis, sedangkan  (dilambangkan KIc) menggambarkan kemampuan material dengan kelemahan mikrostruktur yang melekat untuk menahan fraktur melalui pertumbuhan dan propagasi retak. Jika bahan memiliki nilai ketangguhan fraktur yang besar, prinsip dasar mekanika fraktur menunjukkan bahwa kemungkinan besar ia akan mengalami fraktur elastis. Fraktur rapuh sangat khas dari sebagian besar bahan keramik dan keramik kaca yang biasanya menunjukkan nilai KIc yang rendah (dan tidak konsisten).

Sebagai contoh aplikasi keramik, zirkonia yang kekerasannya ekstrim digunakan dalam pembuatan pisau, serta alat pemotong industri lainnya. Keramik seperti alumina, boron karbida dan silikon karbida telah digunakan pada rompi anti peluru untuk mengusir tembakan senapan kaliber besar. Suku cadang silikon nitrida digunakan dalam bantalan bola keramik, di mana kekerasan mereka yang tinggi membuat mereka tahan aus. Secara umum, keramik juga tahan zat kimia dan dapat digunakan di lingkungan basah di mana bantalan baja rentan terhadap oksidasi (atau karat).

Sebagai contoh lain aplikasi keramik, pada awal 1980an, Toyota meneliti produksi mesin keramik adiabatik dengan suhu operasi lebih dari . Mesin keramik tidak memerlukan sistem pendingin sehingga memungkinkan pengurangan berat yang besar dan karena itu bahan bakar menjadi lebih efisien. Dalam mesin logam konvensional, sebagian besar energi yang dilepaskan dari bahan bakar harus dihamburkan sebagai  untuk mencegah melelehnya bagian yang terbuat dari logam. Penelitian juga sedang dilakukan dalam mengembangkan suku cadang keramik untuk mesin turbin gas. Mesin turbin yang terbuat dari keramik dapat beroperasi lebih efisien, sehingga jarak jelajah dan daya angkut pesawat terbang lebih besar untuk jumlah bahan bakar tertentu. Bagaimanapun, mesin semacam ini tidak diproduksi karena kesulitan dan mahalnya biaya pembuatan suku cadang keramik dalam presisi dan durabilitas yang mencukupi. Metode pemrosesan sering kali menghasilkan cacat mikroskopik yang sering kali memiliki peran yang merugikan pada proses penyinteran, yang berakibat pada proliferasi retak, dan puncaknya adalah kegagalan mekanis.