Керамика: состав, строение и свойства

Состав, строение и свойства керамики

Из глины, огня и точной технологии человек научился делать материал, который переживает века: от посуды на кухне до облицовки бассейнов. Керамика привычна настолько, что мы редко задумываемся, из чего она устроена и почему так по-разному ведёт себя. Ниже разберём её строение по фазам, пройдёмся по основным разновидностям и остановимся на свойствах, которые ценят и в быту, и в технике.

Три фазы, из которых сложена керамика

По своей природе керамика — поликристаллическое твёрдое тело, и в её строении соседствуют три фазы:

• Кристаллическая. Это зёрна, образующие основу материала.
• Аморфная (стекловидная). Прослойки, залегающие между зёрнами.
• Газовая. Поры, вокруг которых лежат прослойки аморфной фазы.

Почему же одна керамика заметно отличается от другой? Всё решает состав и то, в какой пропорции сочетаются эти три фазы — именно от их баланса зависят итоговые свойства. А само строение материала складывается из двух факторов: какое взято сырьё и по какой технологии его обрабатывали.

По величине структурных составляющих керамику принято делить на две группы. Когда материал сложен из мелкодисперсных зёрен, его излом выглядит однородным, отдельные частицы почти не различить — это тонкокерамические изделия. Если же в структуре присутствуют крупные зёрна и однородности нет, перед нами грубокерамическое изделие.

Пять основных видов керамики

За общим словом «керамика» скрывается целое семейство материалов. Вот пять ключевых представителей.

1. Фарфор. Белая керамика с плотным изломом, вершина керамической технологии. Его делают из огнеупорных каолинов и беложгущихся глин с добавлением полевых шпатов и кварца. Различают твёрдый и мягкий фарфор. Его отличают прочность, твёрдость, белизна, способность просвечивать, а также химическая и термическая стойкость. Идёт на посуду и изделия технического назначения.
2. Фаянс. Тоже белый, но с мелкопористым изломом. Сырьём служат огнеупорные глины, кварц и различные добавки. Из фаянса делают посуду, строительную керамику, декоративные и технические изделия.
3. Тонкокаменные изделия. Керамика с белым или цветным спёкшимся черепком и однородным раковистым изломом. Их получают из тугоплавких и огнеупорных глин, химический состав которых колеблется в широких пределах. Бывают изделия высокотемпературного и низкотемпературного спекания.
4. Майолика. Керамика с пористым, естественно окрашенным черепком — от светло-кремового до кирпичного, под непрозрачной или прозрачной глазурью. Основа — легкоплавкие глины, чистые или с флюсующими и отощающими добавками; иногда майолику покрывают белой глиной. Применяют в облицовочной плитке, посуде и декоративной керамике.
5. Терракота. Изделия с пористым черепком, которые делают из местных легкоплавких глин с небольшой добавкой кварцевого песка.

Раз уж фарфор начинается с каолина, стоит уточнить, что это за материал.

Четыре свойства, за которые ценят керамику

Практическая репутация керамики держится на нескольких качествах. Разберём главные из них.

Прочность. От неё напрямую зависит, как долго прослужит изделие. Ключевой фактор здесь — пористость: чем она ниже, тем прочнее материал. В лидерах по прочности твёрдый фарфор, полуфарфор, майолика и мягкий фарфор. Сказываются также примеси, тонкости технологии и наличие микротрещин.

Влагонепроницаемость. Вода не впитывается в керамику, а остаётся на поверхности, поэтому ею отделывают бассейны, ванные, санузлы и холлы. Керамическая плитка легко моется и служит долго, а меньше всего влаги поглощает глазурованная керамика.

Термическая стойкость. Керамика спокойно переносит перепады температур — глазурованная, к примеру, выдерживает скачок в 20 градусов, не трескаясь и не разрушаясь. Благодаря этому её используют для посуды, а самыми термостойкими считаются фарфор и каменная керамика.

Экологичность. Сырьё для керамики заранее проверяют на радиоактивность, а готовый материал не выделяет токсичных веществ и безопасен для человека. Вдобавок он не впитывает химические вещества и не поддаётся их воздействию.

Так простая на первый взгляд «обожжённая глина» оказывается точно устроенным материалом, где строение, состав и технология вместе задают всё — от вида изделия до его долговечности.