חומרים קרמיים

ההגדרה המדעית של חומר קרמי היא תרכובת אנאורגנית המכילה יסוד לא מתכתי אחד לפחות. הגדרה זו חובקת בחובה עולם שלם של חומרים, עם תכונות והתנהגויות שונות. תכונות מסוימות של החומרים הקרמים נחשבות לטובות ביותר: עמידות בטמפרטורה גבוהה, דפורמציה נמוכה תחת הפעלת כוחות, עמידות בקורוזיה, עמידות בשחיקה, מוליכות חשמלית ניתנת לשליטה ועוד. בתנאים מסוימים חומרים קרמים יכולים להיות שקופים וחזקים מאוד. ההתנגדות הנמוכה של החומרים הקרמיים לקידום סדק בתוכם מגבילה את השימוש שלם כחומרי מבנה. אולם, לחומרים קרמים יש שימוש מבטיח כיום ובעתיד כחומרים פונקציונאליים, היינו המתוכננים למשימה מסוימת.

שינויים קטנים בהרכב החומר הקרמי יכולים להביא למגוון רחב של שימושים: כאשר מתווספים יונים נוספים והגביש הופך להיות מורכב יותר, לתרכובת תהיינה תכונות חשמליות, מגנטיות, אופטיות, מכניות וכימיות מגוונות ביותר. במקרים אלה מבנה הגביש מאפשר בליעת אנרגיה בצורה אחת והוצאתה בצורה אחרת, המוביל להתמרת אנרגיה. לדוגמא: הפיכת אנרגיה מכנית לאות חשמלית ולהיפך. הסלולרי רוטט או מצלצל דרך התנודות של חומר קרמי שהועבר בו זרם חשמלי בתדר מסוים. גרגיר של חול שעל שפת הים (קוורץ שהרכבו SiO2 ) נותן תחת השפעת מתח חשמלי תנודה מכנית אחת כל שנייה לטובת שעוני קוורץ. אותו עיקרון משמש למתמרים בבדיקות אולטראסוניות במרפאות ובבתי-החולים: הפולס החשמלי של המתח החיצוני הופך בעזרת גביש פייזו-אלקטרי (לחץ-חשמלי) לרעידות (גלי קול מכאניים) שמועברים אל תוך הגוף. תגובת גלי קול אלה עם רקמות ונוזלי הגוף בעלי צפיפות שונה נקלטת ומומרת בחזרה לאות חשמלי שמוצג על המסך. תחמוצת, שהיא חומר קרמי, יכולה להיות מבודדת חשמלית כמו שאנחנו רואים בתחנות הממסר של חברת החשמל, אך בו בזמן בהרכב כימי מורכב יותר יכולה לשמש כמוליך-על עם התנגדות חשמלית אפסית.

מחקרים רבים בפקולטה להנדסת חומרים עוסקים ביצור של חומרים קראמיים מיוחדים, באפיון המבנה שלהם באמצעות כלי אפיון הנמצאים בפקולטה כמו מיקרוסקופית אלקטרונים וקרני-X ובאפיון התכונות של חומרים אלו. פרטים נוספים על מחקרים אלו ניתן למצוא בקישורים הבאים:

פרופ’ רחמן חיים

פרופ’ אבנר רוטשילד

פרופ’ וויין קפלן

פרופ’ חבר שלמה ברגר

פרופ”מ מיטל כספרי-טורוקר