Karakteristik dan Struktur Keramik Dalam Kimia

Kata “keramik” berasal dari kata Yunani “keramikos”, yang berarti “tembikar”. Sementara keramik paling awal adalah tembikar, istilah ini mencakup sekelompok besar bahan, termasuk beberapa elemen murni. Keramik adalah padatan nonorganik dan anorganik, umumnya berdasarkan oksida, nitrida, borida, atau karbida, yang diproses pada suhu tinggi.

Keramik setelah di di proses kemudian dikilapkan untuk menghasilkan lapisan yang mengurangi porositas dan hasil akhirnya akan memiliki permukaan yang halus dan lebih berwarna. Banyak keramik mengandung campuran ikatan ion dan kovalen antar atom. Bahan yang dihasilkan bisa berupa kristal, semi kristalin atau vitreous. Bahan amorf dengan komposisi serupa umumnya disebut “kaca”.

Ada empat jenis keramik utama yaitu

  1. Keramik termasuk peralatan masak, tembikar dan ubi dinding
  2. Keramik strutural meliputi batu bata, pipa, ubin atap dan ubin lantai
  3. Keramik teknis dikenal sebagai keramik khusus , halus, maju atau direkayasa yang mencakup bantalan, ubin khusus (misalnya perisai panas pesawat ruang angkasa), implan biomedis, rem keramik, bahan bakar nuklir, mesin keramik, dan lapisan keramik
  4. Keramik refraktori adalah keramik yang digunakan untuk membuat lumut, kiln line dan memancarkan panas dalam perapian gas.

Bagaimana keramik terbuat

Bahan baku untuk pembuatan keramik meliputi tanah liat, kaolin, aluminium oksida, silikon karbida, tungsten carbide dan elemen murni tertentu. Bahan bakunya dipadukan dengan air untuk membentuk campuran yang bisa dibentuk dan diolah. Keramik sulit dalam pembuatannya, jadi biasanya mereka membentuknya pas di akhir setelah di dinginkan. Bentuknya dibiarkan mengering dan diproses dalam oven yang disebut kiln.

Proses pemanasan memasok energi untuk membentuk ikatan kimia baru dalam materi (vitrifikasi) dan terkadang mineral baru (misalnya, bentuk mullite dari kaolin dalam penembakan porselin). Glazur kedap air, dekoratif, atau fungsional dapat ditambahkan sebelum pemanasan pertama atau mungkin memerlukan penembakan berikutnya (lebih umum).

Penembakan keramik yang pertama menghasilkan produk yang disebut bisque. Penembakan pertama membakar bahan organik dan kotoran lainnya yang mudah menguap. Penembakan kedua (atau ketiga) bisa disebut glazur.

Contoh dan penggunaan keramik

Tembikar, batu bata, genteng, gerabah, porselen, dan porselen adalah contoh keramik yang umum. Bahan-bahan ini terkenal untuk digunakan dalam bangunan, kerajinan dan seni. Ada banyak bahan keramik lainnya:

Dulu, kaca dianggap keramik, karena ini adalah padatan anorganik yang dipecat dan diperlakukan seperti keramik. Namun, karena kaca adalah padatan amorf, kaca biasanya dianggap bahan terpisah. Struktur internal keramik yang dipesan memainkan peran besar dalam sifat mereka.

  • Padat silikon murni dan karbon dapat dianggap sebagai keramik. Dalam arti sempit, berlian bisa disebut keramik.
  • Silicon carbide dan tungsten carbide adalah keramik teknis yang memiliki ketahanan abrasi tinggi, membuatnya berguna untuk pelindung tubuh, pelat pakai untuk pertambangan dan komponen mesin.
  • Uranium oxide (UO2 adalah keramik yang digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir.
  • Zirkonia (zirkonium dioksida) digunakan untuk membuat pisau pisau keramik, permata, sel bahan bakar dan sensor oksigen. Seng oksida (ZnO) adalah semikonduktor.
  • Boron oksida digunakan untuk membuat body armor.
  • Bismut strontium tembaga oksida dan magnesium diboride (MgB2) adalah superkonduktor.
  • Steatite (magnesium silikat) digunakan sebagai isolator listrik.
  • Barium titanat digunakan untuk membuat elemen pemanas, kapasitor, transduser, dan elemen penyimpanan data.
  • Artefak keramik berguna dalam arkeologi dan paleontologi karena komposisi kimianya dapat digunakan untuk mengidentifikasi asal usulnya.

Ini termasuk tidak hanya komposisi tanah liat, tapi juga temperamen – bahan ditambahkan selama produksi dan pengeringan.

Sifat dari keramik

Keramik mencakup berbagai macam bahan sehingga sulit untuk menggeneralisasi karakteristik mereka. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi dimana bahan tersebut diperoleh. Secara umum strukturnya sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas.

Kurangnya beberapa elektron bebas pada keramik membuat sebagian besar bahan keramik secara kelistrikan yang merupakan konduktor dan juga menjadi konduktor panas sehingga kelihatan jelek. Di samping itu keramik mempunyai sifat rapuh, keras dan kaku.

Sifat Keramik secara umum sangat mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik yaitu britle atau rapuh. Hal ini dapat kita lihat pada jenis keramik tradisional seperti barang yang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya.

Coba jatuhkan piring yang terbuat dari keramik lalu bandingkan dengan piring dari logam, pasti keramik mudah pecah, walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering dan campuran sintering antara keramik dengan logam.

Sebagian besar keramik menunjukkan sifat berikut:

  • Kekerasan tinggi
  • Biasanya rapuh, dengan ketangguhannya buruk
  • Titik leleh tinggi
  • Perlawanan kimia
  • Konduktivitas listrik dan panas yang buruk
  • Daktilitas rendah
  • Modulus elastisitas tinggi
  • Kekuatan kompresi tinggi
  • Transparansi optik ke berbagai panjang gelombang
  • Pengecualian meliputi keramik superkonduktor dan piezoelektrik.

Ilmu dan karakterisasi keramik disebut dengan ceramografi. Bahan komposit terdiri lebih dari satu kelas material, yang bisa meliputi keramik. Contoh komposit meliputi serat karbon dan fiberglass. Sebuah cermet adalah sejenis bahan komposit yang mengandung keramik dan logam.

Kaca keramik adalah bahan nonkristalin dengan komposisi keramik. Sementara keramik kristal cenderung dicetak, bentuk keramik dari pengecoran atau meniup lelehan. Contoh keramik kaca meliputi kaca depan “gelas” dan komposit kaca yang digunakan untuk mengikat limbah nuklir untuk pembuangan.