Керамические материалы

Керамическими называют неорганические материалы, полученные из неметаллических соединений методом спекания (обжига). Керамический материал представляет собой многофазовую систему, состоящую из кристаллической, аморфной (стекловидной) и газовой фаз. Основной является кристаллическая фаза, она определяет высокие изоляционные и другие показатели изделия. Стекловидная фаза выполняет связующие функции, обеспечивает механическую прочность. Газовая фаза представляет собой поры и микротрещины, которые образуются в процессе обжига и снижают механические и электрические свойства материала.

Основные этапы получения керамических изделий:

сортировка и очистка от примесей;
помол и смешивание по заданной рецептуре с добавлением воды;
формирование деталей прессованием, штамповкой;
сушка и обжиг в печах.

Достоинства: высокая нагревостойкость и механическая прочность, высокая радиационная стойкость, устойчивость против старения, получение заданных характеристик путём изменения состава массы, негигроскопичны и атмосферостойки.

Недостатки: невозможность получения тонких гибких изделий, трудность механической обработки (изделия можно только шлифовать), пористость.

По назначению делятся на три группы: изоляторная, конденсаторная и сегнетоэлектрическая керамика.

Фарфор − старейший вид керамики, используемый как изоляционный материал. Фарфор применяется на низких частотах, на низких напряжениях как изолирующий и конструкционный материал.

Стеатит – отличается от фарфора повышенной механической прочностью и лучшими электрическими характеристиками.

Стеатитовые электроизоляционные изделия могут работать при температурах до 250ºС не изменяя своих электрических характеристик. (у фарфоровых изделий ухудшаются при 100ºС и выше). Из пластичной стеатитовой массы изготавливают стеатитовые изоляторы и электроизоляционные изделия методом прессования в гипсовых формах.

Недостаток – дорогой.

Керамические конденсаторные материалы отличаются от керамических изоляторных материалов большей диэлектрической проницаемостью, что позволяет изготавливать из них керамические конденсаторы большой ёмкости и сравнительно малых габаритов. Керамические конденсаторы не обладают гигроскопичность и не нуждаются в защитных корпусах и оболочках, которые необходимы для бумажных и слюдяных конденсаторов. Керамические конденсаторы изготавливают методами керамической технологии – литьём в гипсовые или стальные формы, а затем обжигают в печах при температуре 1450-1700º.

Сегнетокерамические материалы (сегнетокерамика) – аномально большие значения диэлектрической проницаемости, что позволяет применять их в качестве датчиков температуры при изменении её электрическими методами. Большая диэлектрическая проницаемость сегнетодиэлектриков позволяет изготавливать из них миниатюрные электрические конденсаторы большой ёмкости. Диэлектрическая проницаемость сегнетодиэлектриков значительно возрастает с ростом приложенного к ним напряжения, чего не наблюдается у обычных диэлектриков. Это характерное свойство используют в диэлектрических усилителях. Все сегнетодиэлектрики обладают характерными свойствами только до определённой температуры. При превышении этих температур теряют свои свойства и становятся обычными диэлектриками.