تتمتع المواد الخزفية المتقدمة بالعديد من المزايا التي لا توفرها المعادن والبلاستيك.

• صلب للغاية ومقاوم للتآكل
• قوي ولا يتغير شكله بسهولة
• لا يتأثر بالصدأ أو المواد الكيميائية
• مستقر ولا يتفاعل مع المواد الأخرى
• يتحمل درجات حرارة عالية جداً
• ممتاز في منع الكهرباء
• غير مغناطيسي

في مجالات مثل صناعة الطيران، نحتاج إلى مواد:

• يدوم لفترة أطول من المعدن
• يتحمل درجات حرارة تصل إلى 2000 درجة مئوية
• خفيفة الوزن

لكن المواد العادية مثل الفولاذ والنحاس والبلاستيك والذهب لا تفي بجميع هذه الاحتياجات. ولهذا السبب بدأ العلماء باستخدام السيراميك المتطور.

على سبيل المثال، في الإلكترونيات عالية الطاقة، نحتاج إلى مواد قادرة على منع مرور الكهرباء وتحمل درجات حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية. المعادن موصلة للكهرباء، والبلاستيك ينصهر عند حوالي 100 درجة مئوية. لكن السيراميك المتقدم مثل الألومينا ونيتريد الألومنيوم ونيتريد السيليكون يمكنه القيام بالأمرين معًا - تحمل الحرارة وعزل الكهرباء.

مما تتكون:

تستخدم صناعة الخزف التقليدية مواد طبيعية مثل الطين والكوارتز والفلسبار. وتوجد هذه المواد في الأرض وهي ليست نقية تماماً.

تستخدم السيراميك المتقدمة مساحيق مصنعة مثل الألومينا والزركونيا وكربيد السيليكون ونيتريد السيليكون. وتتميز هذه المواد بنقائها ونقائها الشديدين.

كيف يتم صنعها:

تُصنع الخزفيات التقليدية باستخدام أدوات بسيطة. يتم تشكيلها ثم خبزها على درجة حرارة منخفضة (أقل من 1300 درجة مئوية).

تُصنع السيراميك المتقدمة باستخدام أدوات وآلات خاصة. ويتم خبزها في درجات حرارة عالية جداً (أكثر من 1600 درجة مئوية).

ما يمكنهم فعله:

الخزف التقليدي صلب ولا ينصهر بسهولة، ولكنه ينكسر بسهولة.

تتميز المواد الخزفية المتقدمة بقوة أكبر بكثير. فهي لا تتآكل، ولا تنكسر، ولا تصدأ. بل إن بعضها قادر على توصيل الكهرباء أو تغيير خصائصه عند تسخينه أو الضغط عليه.

أماكن استخدامها:

تُستخدم الخزفيات التقليدية في صناعة أشياء مثل الأطباق والبلاط والأجزاء الكهربائية البسيطة.

تُستخدم السيراميك المتقدمة في الآلات الحديثة والإلكترونيات والأدوات الطبية والطائرات والصواريخ الفضائية.

بعض أنواع السيراميك المتقدمة، مثل نتريد السيليكون ونتريد الألومنيوم، لا توجد في الطبيعة. يجب تصنيعها في المختبرات من خلال عمليات كيميائية معقدة، مما يجعلها باهظة الثمن.

- يجب أن تكون المساحيق المستخدمة نقية للغاية. على سبيل المثال، عادةً ما تحتاج الألومينا إلى أن تكون نقية بنسبة 95% على الأقل، وأحيانًا أكثر من 99%.

حتى لو لم يكن المنتج النهائي نقيًا بنسبة 99%، يجب أن تكون المساحيق الأولية كذلك. تُخلط هذه المساحيق مع مواد أخرى صغيرة لتحسين الجودة النهائية.

- جزيئات المسحوق صغيرة للغاية. على سبيل المثال، يستخدم الزركونيا مسحوقًا يبلغ عرضه حوالي 0.0005 مم. أما السيراميك الشائع فيستخدم جزيئات أكبر بكثير.

- يجب خبزها في درجات حرارة عالية جدًا - حوالي 1600 درجة مئوية. وهذا يتطلب أفرانًا خاصة تكلف الكثير لتشغيلها.

تتميز هذه الخزفيات بصلابتها الشديدة، لذا فإن قطعها أو تشكيلها عملية بطيئة ومكلفة. وتتطلب أدوات خاصة مثل آلات الصقل الماسية.

عملية صنعها طويلة وتتضمن خطوات عديدة مثل الخلط والتشكيل والخبز والتشطيب. كل خطوة تزيد من التكلفة.

لا تزال هذه التقنيات تُستخدم في الغالب في مجالات متخصصة كالفضاء والطيران والجيش. ولأن إنتاجها ليس بكميات كبيرة حتى الآن، فإن تكلفتها لا تزال مرتفعة. ولكن من المتوقع أن تنخفض الأسعار في المستقبل مع ازدياد استخدامها.

اطلب كميات أكبر دفعة واحدة. غالباً ما تحصل الطلبات الأكبر على أسعار أفضل.

-إذا لم يكن المنتج بحاجة إلى أن يكون دقيقًا جدًا أو قويًا، فيمكنك خفض مستوى الأداء لتوفير المال.

- تغيير تصميم المنتج لتسهيل عملية الإنتاج وتقليل النفايات.

- استخدم مواد أرخص مثل الألومينا كلما أمكن ذلك.

استخدم التصاميم القياسية بدلاً من التصاميم المخصصة. هذا يقلل من تكاليف الإنتاج.

- كما يمكن للمصانع تحسين عملياتها لإنتاج منتجات أفضل مع تقليل النفايات، مما يقلل التكاليف أيضاً.