Keraanimateriaalit

Keraanimateriaalit ovat epäorgaanisia kiinteitä aineita, joilla on säännöllinen kiderakenne ja usein ioninen tai kovalenttinen sidos. Niiden ominaisuuksiin kuuluvat korkea kovuus, hyvä kulutuskestävyys ja erinomainen lämmönkestävyys sekä suurin osa näistä materiaaleista toimii heikosti sähköisessä johdotuksessa. Ne ovat yleensä erittäin stabiileja korkeissa lämpötiloissa, mutta monesti hauraita ja niillä on rajallinen muodonmuovautuvuus.

Keraanimateriaalit jaetaan yleisesti oksidi- ja ei-oksidikeramiikkoihin. Oksidiset keraamit kuten alumiinioksidi (Al2O3), zirkonioksidi (ZrO2) ja piidioksidi (SiO2) ovat tavallisia sekä eräät monimutkaiset oksidi-keramiset. Ei-oksidit kuten piidi- ja karbidit (SiC, Si3N4) tarjoavat usein paremman lujuuden ja kulutuskestävyyden tietyissä olosuhteissa. Monissa tilanteissa käytetään keraamisten matriisien ja kuitujen yhdistelmiä, joiden avulla muodostetaan keraamiset matriisi-komposiitit (CMC), jotka parantavat murtovarmuutta ja iskunkestävyyttä.

Ominaisuudet ja suorituskyky vaihtelevat aineen mukaan, mutta tyypillisiä etuja ovat korkea sulamispiste, suuri lämpötilannenstettävyys, hyvä kemiallinen kestävyys sekä erinomainen sähkön eristävyys. Heikkouksia ovat haurakkuus ja usein korkeat tuotanto- ja käsittelykustannukset sekä monimutkaiset valmistusprosessit.

Käyttökohteita ovat elektroniikan eristeet ja lämmönjohtavat rakenteet, kulutusosat kuten työkappaleet ja leikkuutyökalut, sekä teollisuudessa turbidisäteiden ja polttoaineensäästöä tavoittelevat komponentit. Biolääketieteessä käytetään joissain tapauksissa biokompatibilisia keraameja kuten zirkoniatekijöitä hammas- ja ortopedisissa sovelluksissa.