सिरेमिक और ग्लास
सिरेमिक और ग्लास अकार्बनिक, अधात्विक ठोस होते हैं — क्रिस्टलीय सिरेमिक और अनाकार ग्लास — जिनकी प्रबल आयनिक और सहसंयोजक बंधन उच्च कठोरता, तापीय और रासायनिक स्थिरता, और विद्युत तथा प्रकाशीय व्यवहार की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करते हैं।
Definition
सिरेमिक और ग्लास अकार्बनिक, अधात्विक पदार्थ हैं, या तो क्रिस्टलीय (सिरेमिक) या अनाकार (ग्लास), जो आयनिक और सहसंयोजक बलों द्वारा बंधे होते हैं, और कठोरता, तापीय स्थिरता, विद्युत इन्सुलेशन या नियंत्रित कार्य, और आंतरिक भंगुरता की विशेषता रखते हैं।
Scope
यह क्षेत्र अकार्बनिक अधात्विक पदार्थों के रसायन विज्ञान को शामिल करता है: अतिशीतित तरल के विट्रीफिकेशन (vitrification) के माध्यम से ग्लास की संरचना और निर्माण; क्रिस्टलीय संरचनात्मक और कार्यात्मक सिरेमिक, जिसमें ऑक्साइड, कार्बाइड और नाइट्राइड शामिल हैं, जिनका उपयोग उनके यांत्रिक, तापीय, विद्युत और प्रकाशीय गुणों के लिए किया जाता है; और पाउडर प्रसंस्करण और सिंटरिंग (sintering) जिसके द्वारा सिरेमिक घटकों को सघन पिंडों में समेकित किया जाता है। यह बंधन और सूक्ष्मसंरचना को इन सामग्रियों की भंगुरता, दुर्दम्यता और कार्यात्मक प्रतिक्रिया से जोड़ता है।
Sub-topics
Core questions
- एक ग्लास को क्रिस्टलीय सिरेमिक से क्या अलग करता है?
- बंधन सिरेमिक को उनकी कठोरता, दुर्दम्यता और भंगुरता कैसे प्रदान करता है?
- कार्यात्मक सिरेमिक को विद्युत और प्रकाशीय भूमिकाओं के लिए कैसे अनुकूलित किया जाता है?
- सिरेमिक पाउडर को सघन घटकों में कैसे समेकित किया जाता है?
Key concepts
- ग्लास संक्रमण
- नेटवर्क फॉर्मर और मॉडिफायर
- ऑक्साइड, कार्बाइड और नाइट्राइड सिरेमिक
- भंगुरता और फ्रैक्चर
- सिंटरिंग और सघनीकरण
- कार्यात्मक सिरेमिक
Key theories
- विट्रीफिकेशन द्वारा ग्लास का निर्माण
- जब एक पिघले हुए पदार्थ को क्रिस्टलीकरण को दरकिनार करने के लिए पर्याप्त तेज़ी से ठंडा किया जाता है, तो यह एक तेजी से चिपचिपा अतिशीतित तरल बन जाता है जो ग्लास संक्रमण पर एक अनाकार ठोस में जम जाता है; नेटवर्क बनाने वाले ऑक्साइड ग्लास की विशेषता वाले यादृच्छिक त्रि-आयामी नेटवर्क का निर्माण करते हैं।
- बंधन, सूक्ष्मसंरचना और सिरेमिक गुण
- प्रबल, दिशात्मक आयनिक-सहसंयोजक बंधन सिरेमिक को कठोर, कड़ा, और तापीय तथा रासायनिक रूप से स्थिर बनाते हैं, लेकिन भंगुर भी, क्योंकि बंधन तोड़े बिना विरूपण के कुछ ही तरीके होते हैं; सूक्ष्मसंरचना, विशेष रूप से सरंध्रता और कण आकार, फिर शक्ति और कार्य को नियंत्रित करती है।
Clinical relevance
सिरेमिक और ग्लास प्रौद्योगिकी में आवश्यक हैं: संरचनात्मक सिरेमिक घिसाव- और गर्मी-प्रतिरोधी घटक प्रदान करते हैं, कार्यात्मक सिरेमिक कैपेसिटर, सेंसर और ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में कार्य करते हैं, ऑप्टिकल ग्लास लेंस और फाइबर बनाते हैं, और बायोसिरेमिक्स का उपयोग प्रत्यारोपण में किया जाता है — ये सभी अनुप्रयोग यहां वर्णित बंधन और सूक्ष्मसंरचना में निहित हैं।
History
सिरेमिक और ग्लास सबसे पुराने इंजीनियर किए गए पदार्थों में से हैं, लेकिन उनकी वैज्ञानिक समझ हाल की है: ज़ाचारियासेन (Zachariasen) के 1932 के रैंडम-नेटवर्क सिद्धांत ने ग्लास संरचना की व्याख्या की, और किंगरी (Kingery) के मध्य-बीसवीं सदी के काम ने प्रसंस्करण, सूक्ष्मसंरचना और गुणों को जोड़कर सिरेमिक विज्ञान की स्थापना की, जिससे एक अनुभवजन्य शिल्प एक मात्रात्मक सामग्री अनुशासन में बदल गया।
Key figures
- W. David Kingery
- William Houlder Zachariasen
Related topics
Seminal works
- callister2018
- kingery1976
- shelby2005
Frequently asked questions
- क्या ग्लास एक ठोस है या एक तरल?
- ग्लास एक ठोस है। यह अनाकार है, जिसमें अधिकांश ठोस पदार्थों की लंबी दूरी की क्रिस्टलीय व्यवस्था का अभाव होता है, और यह ग्लास संक्रमण पर एक अतिशीतित तरल को जमाकर बनता है। यह पुराना दावा कि ग्लास सदियों से बहता है, एक गलत धारणा है; कमरे के तापमान पर इसकी श्यानता मापने योग्य प्रवाह के लिए बहुत अधिक होती है।
- सिरेमिक मजबूत लेकिन भंगुर क्यों होते हैं?
- वही प्रबल, दिशात्मक आयनिक और सहसंयोजक बंधन जो सिरेमिक को कठोर और स्थिर बनाते हैं, प्लास्टिक विरूपण के लिए कुछ ही तंत्र छोड़ते हैं। आसान विस्थापन गति के बिना, लगाया गया तनाव दोषों पर केंद्रित होता है और दरारें फैलाता है, इसलिए सिरेमिक झुकने के बजाय भंगुर फ्रैक्चर से विफल होते हैं।