خزف

الخزف يشمل المواد اللاعضوية اللامعدنية والمتشكلة بفعل الحرارة. أهم التطبيقات القديمة هي المواد الغضارية وأعمال الجص والفخار والقرميد والآجر المستخدم في البناء، لا ننسى أيضاً المواد الزجاجية والإسمنت. تندرج حميع المواد ذات الأصل أو الطبيعة الغضارية أو الترابية أو الكلسية ضمن المواد السيراميكية. يختلف الخزف عن المواد السيراميكية الهندسية حيث يعتبر الخزف من المواد السيراميكية التقليدية.

الخزف هو من المواد غير العضوية، غير المعدنية، صلبة وهشة (بعد أن يوضع بالنار) ،مرن جدا في وضعه الطبيعي، يُنتج بها العديد من الأشياء مثل الأواني الفخارية والتماثيل الزخرفية. كما أنها تستخدم في الطلاءات المقاومة للحرارة العالية ولذلك لخصائصه الكيميائية والفيزيائية وارتفاع درجة انصهاره. عادة لون الخزف أبيض، يمكن أن مزجه بمواد مختلفة وملونة. الفخاريات عادة ما تتألف من مواد مختلفة : الطين، والفلسبار، رمل، أكسيد الحديد والألومنيا والكوارتز. الخزف هو الطين المزجج والمفخور. يرجع تاريخ الخزف إلى أقدم العصور.في الوقت الحاضر أصبح الخزف من أحد الفنون التشكيلية. وأما الاسم الآخر لهذا الخزف (سيراميك) وهو فن إسلامي قديم وأما بالغة السنسكريتية فاسمه (كيراموس). فن الخزف من أقدم الحرف والفنون في تاريخ البشرية ولم يعرف حتى الآن أين بدأ أو متى ولكنه وليد الحاجة والصدفة معا فمياه الأمطار والأرض الترابية التي تتحول إلى طين بفعل المطر ثم تطبع عليها بصمة الأرجل والخطوات شكلت تقعرات امتلأت بالمياه فعرف منها الإنسان كيف يحفظ سوائله وفي عصر الزراعة احتاج لأشياء يحفظ فيها الحبوب خاصة بعد أن جفت الطينة ثم عرف النار وقام بتسوية الأشكال التي صنعها من الطين لتصبح أكثر صلابة ولا تنهار بفعل المياه والسوائل ثم عرف أن الرمال تنصهر بفعل النار وتتحول إلى زجاج فكانت الطبقة الزجاجية التي تسد المسام في الأواني الفخارية وتزيد الفخار صلابة وأصبح عنده نوعين من المنتج الطيني الفخار المسامي والخزف المطلي بطلاء زجاجي شفاف وأحيانا ملون وتطور من أدوات نفعية إلى فنون وعرف أيضا باسم السيراميك بعد تزجيجه بالطلاءات الزجاجية واسم سيراميك اسم إغريقي مأخوذ من كلمة كيراميكوس أي صانع الفخار وأعظم ما أنتج في فنون الفخار والخزف هو ما أنتجته الحضارة الإسلامية لتعدد البلدان التي ضمتها هذه الحضارة وتنوع الأساليب والتقنيات التي عرفها صانعو الفخار في ظل الإمبراطورية الإسلامية. تسمى أيضاً بالمواد المتصلدة حرارياً أو المواد الغضارية. يعود الاختلاف في التسمية إلى الترجمة المصطلحة لكلمة ceramics الأجنبية. هذه المواد هي عبارة عن أكاسيد لمعادن، وتعتبر المواد الزجاجية حالة خاصة من المواد السيراميكية.

أنواع المواد الخزفية

يغطي مفهوم المواد السيراميكية طيفاً واسعاً من المواد. حديثاً تم الاصطلاح على تقسيمها إلى قسمين أساسيين: المواد السيراميكية التقليدية والمواد السيراميكية المتقدمة. تبعاً للتصنيف العلمي فإن المواد السيراميكية تنقسم إلى:

• المواد الإنشائية: كالقرميد والآجر
• مواد العزل الحراري
• البورسلان: بأنواعه
• المواد التقنية: ولها تسميات عدة منها السيراميك الهندسي والسيراميك الصناعي والسيراميك المتقدم. تنقسم هذه المواد بدورها إلى :
  • الأكاسيد المعدنية: كالألومينا والزيركونيا
  • الأكاسيد اللامعدنية: :الكربيدات والنترات والسيليكات وأكاسيد البور
  • المواد المؤلفة

خصائص الخزف

الخصائص الحرارية

مقاومته لانتقال الحرارة (عزل حراري عالي)، لذا يُستخدم الخزف في مجالات حرارية عديدة وبشكل خاص كعازل حرارة^{[بحاجة لمصدر]}.

الخصائص الميكانيكية

ضعيف تحت تأثير قوة شد، يقاوم تأثير قوة قص إذا تواجدت. تصنف المواد السيراميكية على أنها ذات روابط تشاركية أو تشاردية وعلى أنها ذات بنية بلورية أو هلامية. تعتبر الخصائص الميكانيكية ضعيفة نسبيًا مقارنة بالفلزات مثلًا^{[بحاجة لمصدر]}.

الخصائص الكهربائية

تزداد أهمية الخواص الكهربائية لهذه المواد في التطبيقات التي تعتمد على مقياس ذرات من رتبة الميكرو أو النانو (تقنية نانوية).

الخصائص الكميائية

مقاومته للتآكل عالية^{[بحاجة لمصدر]}.

تصنيع الخزف

يمكن تصنيع المواد السيراميكية عبر طرق متنوعة، بعض هذه الطرق معروف منذ الحضارات القديمة. يعتبر مفهوم التصليد الحراري من المفاهيم العامة لدى الحديث عن تقنيات الإنتاج. الهدف الطبيعي هو إنتاج، من مادة البدء الأولية، منتَج في الحالة الصلبة بالشكل المرغوب، كالأغشية (الطبقات الرقيقة) أو الألياف أو البنى أحادية البلورة، وبالبنية المجهرية المرغوبة. حسب التصنيف المذكور في المرجع 1 يتم تصنيف تقنيات تصنيع المواد السيراميكية إلى:

• التفاعلات في الطور الغازي : وتنقسم بدورها إلى
  • ترسيب الأبخرة بطريقة كيميائية
  • أكسدة المعادن الموجهة
  • التفاعلات الرابطة أو تفاعلات التشكيل
• الطرق التي تعتمد مواد في الحالة السائلة تشكل منها مواد أخرى :
  • عمليات الصل-جل
  • الانحلال الحراري للمواد البوليميرية
• التصنيع بالاعتماد على المساحيق: بالاعتماد على عمليات الصهر داخل قالب للمواد الأولية

مواد النانو

إن تقنية النانو قد أحدثت ثورة هائلة في مجال الصناعة. إن إمكانية الحصول على مساحيق للمواد مع جزيئات لا يتجاوز قطرها مرتبة الميكرون قد مكن العالم الصناعي من تطوير مواد أو بنى جديدة تجمع بين الخصائص المرغوبة والإنجاز المطلوب منها.

تطبيقات أخرى للخزف

• أدوات القطع (التشغيل) الميكانيكي المستخدمة في آلات الخراطة والثقب والتفريز
• ألبسة رواد الفضاء
• عزل وتبطين هيكل الطائرات والسيارت

انظر أيضاً

• الفخار
• صدمة حرارية (خواص المواد)
• خزف حجري

مصادر

– M. N. RAHAMAN Ceramic Processing and Sintering second edition 2003 CRC Press

في كومنز صور وملفات عن: خزف

وصلات خارجية

• الخزف المتطور – تصنيف، خصائص، إنتاج وتصميم الخزف المتطور
• كيف يصنع الفخار
• كيف تصنع المواد الصحية
• متحف القاردنير – المتحف الوحيد في كندا المخصص للخزفيات.
• مقدمة، أساسيات علمية، خصائص وإنتاج الخزفيات
• جمعية الخزف الأمريكية
• CERAM Research Ltd (اتحاد أبحاث الخزف البريطاني سابقا)
• دليل الخزف حول العالم
• الرسم على الزجاج والخزف