Céramique

Les céramiques sont considérées comme des matériaux solides, non métalliques, non organiques, qui peuvent être composées d’atomes métalliques, non métalliques ou métalloïdes qui sont principalement maintenus en liaisons ioniques ou covalentes. Connues pour ses propriétés cassantes, les céramiques sont dures, résistantes à la compression, et sensibles au cisaillement et à la tension. Elles supportent également l’érosion chimique et les températures élevées. Les céramiques font partie de notre quotidien sans que nous le réalisions ; nous en sommes entourés, des produits domestiques aux produits de construction industriels, aux couverts et à l’art, jusqu’aux appareils médicaux et micropuces.

Les céramiques tiennent une place spéciale dans l’Histoire, où les premières utilisations servaient à confectionner des objets de poterie comme des pots, et autres ustensiles creux. Initialement, l’argile pure ou un mélange à d’autres matériaux comme la silice les composait. Puis elles subissaient un procédé de durcissement et de frittage au feu. Plus tard, on employait un enduit de glaçure amorphe pour créer des surfaces lisses, colorées, ainsi que pour réduire la porosité.

Traditionnellement, les matières premières utilisées dans les céramiques sont des minéraux similaires à l’argile comme la kaolinite. Plus récemment, l’oxyde d’aluminium, également appelé alumine, a été adopté. Les céramiques avancées contiennent des matériaux comme le carbure de silicium et le carbure de tungstène, les deux étant reconnus pour leur résistance à l’abrasion ; ils sont ainsi utiles dans l’équipement de concassage et les opérations d’extraction minière. Les céramiques avancées sont également présentes dans les industries médicale, électrique et électronique. Comme les réserves de matières premières tendent à s’épuiser, la création de sable synthétique pour utilisation dans les céramiques s’est développée. Le sable synthétique est un sable qui se trouve en quantité insuffisante dans l’argile, est mélangé à la bentonite ou un autre matériau similaire à l’argile pour le rendre adéquat au moulage.

Les deux types de céramiques sont : cristalline et non cristalline. Les céramiques cristallines ne sont pas éligibles à une large gamme de traitements ; elles peuvent être formées in situ ou formées à l’aide de poudres et frittées pour former un corps solide. Les techniques de formation peuvent varier entre la formation à la main, le coulage en barbotine, le coulage en bande, le moulage par injection, le pressage à sec, etc. Les céramiques non cristallines sont essentiellement du verre et on les forme par fusion. La formation du verre peut impliquer d’amener le matériau céramique à l’état entièrement fondu et de le couler, ou de l’amener à un état semi-fondu (comme le caramel) et de le souffler dans un moule.

Des propriétés mécaniques, électriques et optiques peuvent être trouvées dans les matériaux céramiques. Les propriétés mécaniques se concentrent principalement sur la résistance des matériaux comme l’élasticité, la résistance à la tension, la résistance à la compression, la résistance au cisaillement, la dureté à la fracture et la ductilité (faible dans les matériaux cassants), et la dureté par empreinte. Les propriétés électriques incluent la semi-conduction, la supraconductivité, la ferroélectricité et les surensembles, et un coefficient thermique positif. Les propriétés optiques se concentrent principalement sur les filtres optiques et les longueurs d’onde guidées, qui permettent de développer la fibre optique, la vision de nuit militaire, les LED (Light Emitting Diode) et différentes autres technologies..