Seramikler günlük hayatımızda büyük yer tutar. Çevremize baktığımızda yer karoları, fayanslar, kahve içtiğimiz porselen bardaklar, yemek yediğimiz tabaklar, süs eşyaları başlıca seramik malzemelerdir. Bu yazımızda seramiklerin yukarıdaki kullanımlarından öte mühendislik alanındaki öneminden ve özelliklerinden bahsedeceğiz.
Seramik malzemeler genel olarak, düşük tokluk ve süneklikte olup sert ve kırılgandır. İletim elektronları olmadığından elektrik ve ısıyı iyi yalıtırlar. Kimyasal olarak kararlı ve yüksek erime sıcaklığına sahiptirler. Bu özellikleri, seramik malzemeleri birçok mühendislik tasarımı için vazgeçilmez kılar.
Mühendislik uygulamalarında kullanılan seramik malzemeler geleneksel seramik ve mühendislik seramik malzemeleri olmak üzere 2 grupta incelenir. Geleneksel seramiklere örnek olarak yer karosu, fayans ve elektoporseleni gösterebiliriz. Mühendislik seramikleri ise saf veya safa çok yakın olan alüminyum oksit, silisyum karbür, silisyum nitrür gibi bileşiklerden oluşur. Peki nedir seramikleri vazgeçilmez kılan bu özellikler?
Bazı yeni yüksek teknolojiler için seramik malzemeler stratejik önemdedir. Otomotiv sanayinde, gaz türbin motorunun, yüksek sıcaklık bölgelerinde kullanılan silisyum karbür, aşınmaz parçalar, rulmanlar yüksek sıcaklık teknolojisinde, ergitme için kullanılan krozeler, ergitme potaları, elektrik sanayinde akış ölçerler, sensörler ve nükleer araştırma için kullanılan malzemeler kapsadığı mühendislik alanları dahilinde büyük önem taşır. İleri teknolojik seramik malzemeleri kapsamında yüksek mukavemet , rijitlik ve sertlik , aşınmaya, kimyasal etkilere ve yüksek sıcaklıklara dayanıklılık gibi üstün özellikleri nedeniyle kompozit malzemelerle birlikte uçak ve uzay endüstrisinde son yıllarda büyük ölçüde önem kazanmıştır.
Başlıca bileşeni kil olan geleneksel seramiklerin aksine mühendislik seramikleri, oksitlerin, karbürlerin ve nitrürlerin saf bileşenleridir. Bazı önemli mühendislik seramikleri; alümina, silisyum nitrür, silisyum karbür ve zirkonyanın diğer bazı oksitlerle bileşimiyle elde edilir. Alüminanın kullanılma yerine, iyi bilinen bir örnek olarak, buji izolatörü verilebilir. Koruyucu zırh, motor parçaları, yapay kemik, entegre devre altlığı, gibi değişik amaçlarda da kullanılan alümina mühendislik için büyük önem taşır. Silisyum karbürün en yaygın özelliklerinin başında ise yüksek sertlik, kimyasal direnç ve aşınma dirençleri gelmektedir. Zirkonya ile soğutma ve yağlama gerektirmeyen motor parçaları üretmek oldukça elverişlidir.
Seramik malzemeler, hayatımızı kolaylaştırmada, teknolojik aletlerin gelişiminde, birçok elektrik ve elektronik uygulamasında bize büyük avantajlar sağlar. Titreşim ölçmede, mikrofonların ses aygıtlarında ve son zamanlarda mutfaklarımızdaki büyük yardımcımız olan mikrodalga fırınların çalışmasında önemli rol oynar. Piezoelektrik seramik diye adlandırılan bir grup seramik zayıf basınç sinyallerini elektrik sinyaline çevirebilmekte veya tersini yapabilmektedir. Teknolojideki bir diğer husus ise süper iletkenlik kavramıdır. Kritik bir sıcaklıkta direncini aniden sıfıra düşüren malzemelere süper iletkenler denir. Şimdilik bu kritik sıcaklık ortamı yalnız sıvı He ile sağlanmaktadır. Ancak yakın zamanlarda yapılan yoğun araştırmalar sonucu çok daha yüksek kritik sıcaklıklara sahip seramik türü bazı kompleks bileşikler elde edilmiştir.Süper iletkenler kullanılarak daha hızlı ve küçük bilgisayarlar yapılabilir. Süper iletken ısı yaymadığından devreler daha yakın paketlenebilir. Bunun sonucunda daha kompleks ve daha küçük hacme yerleştirilmiş hızlı devreler olacaktır. Buda demek oluyor ki ilerleyen zamanlarda süper iletkenlerin adını daha sık duyacağız.
Bilindiği üzere dünyada bulunan en sert malzeme elmastır. Ancak elmasın temininin zor olmasından dolayı buna alternatif çözümler ortaya çıkmıştır. Elmasa çok yakın sertliğe sahip ve daha iyi ısıl kararlılıkta bir malzeme olan kübik bor nitrür geliştirilmiştir. Bir diğer alternatif seramik aşındırıcı ise zirkonyum oksit-alüminyum oksit alaşımıdır. Sözün özü seramik malzemelerin günlük hayatımızdaki kullanımından öte ileri teknolojideki yeri ve önemi, hayatımızı kolaylaştırmadaki üstlendiği görevi göz ardı edilemeyecek kadar büyük. Bu yazımızda seramiklerin bir diğer yüzü olan mühendislik alanındaki disiplinlerinden genel olarak bahsetmeye çalıştım. Umarım herkes için faydalı bir yazı olmuştur. Soru ve görüşlerinizi aşağıdaki adrese gönderebilirsiniz.
SERHAT KIRIMGİRAY
