Qu’est-ce que la céramique ?

Une céramique est un solide inorganique non métallique constitué de composés métalliques ou non métalliques qui ont été façonnés puis durcis par chauffage à haute température. En général, ils sont durs, résistants à la corrosion et cassants.

La « céramique » vient du mot grec signifiant « poterie ». Les objets domestiques, les objets d’art et les produits de construction à base d’argile nous sont tous familiers, mais la poterie n’est qu’une partie du monde de la céramique.

De nos jours, le terme « céramique » a un sens plus large et inclut des matériaux comme le verre, les céramiques avancées et certains systèmes de ciment également.

Céramique traditionnelle – la poterie

La poterie est l’une des plus anciennes technologies humaines. Des fragments de poterie d’argile découverts récemment dans la province du Hunan en Chine ont été datés au carbone de 17 500 à 18 300 ans.

Les principaux types de poterie sont décrits comme la faïence, le grès et la porcelaine.

La faïence est largement utilisée pour la vaisselle de poterie et les objets décoratifs. C’est l’un des matériaux les plus anciens utilisés en poterie.

L’argile est cuite à des températures relativement basses (1 000-1 150°C), ce qui donne un produit légèrement poreux et grossier. Pour surmonter sa porosité, l’objet cuit est recouvert de poudre de verre finement broyée en suspension dans l’eau (glaçure) et est ensuite cuit une seconde fois. La faïence, le Delft et la majolique sont des exemples de faïence.

L’argile du grès est cuite à haute température (environ 1 200 °C) jusqu’à ce qu’elle devienne semblable au verre (vitrifiée). Le grès étant non poreux, la glaçure n’est appliquée que pour la décoration. C’est un matériau robuste, résistant aux éclats et durable, qui convient à la cuisine pour la cuisson, la cuisson au four, le stockage des liquides et comme plats de service.

La porcelaine est une céramique blanche translucide très dure. Les premières formes de porcelaine sont apparues en Chine vers 1600 av. J.-C., et dès 600 apr. J.-C., la porcelaine chinoise était une marchandise prisée des commerçants arabes. Parce que la porcelaine était associée à la Chine et souvent utilisée pour fabriquer des assiettes, des tasses, des vases et d’autres œuvres d’art, elle porte souvent le nom de « porcelaine fine ».

Pour fabriquer la porcelaine, de petites quantités de verre, de granit et de minéraux feldspathiques sont broyées avec de l’argile kaolin blanche fine. De l’eau est ensuite ajoutée à la fine poudre blanche ainsi obtenue afin qu’elle puisse être pétrie et travaillée en forme. Le tout est cuit dans un four à une température comprise entre 1200 et 1450°C. Des glaçures décoratives sont ensuite appliquées, suivies d’une nouvelle cuisson.

La porcelaine d’os – qui est plus facile à fabriquer, plus dure à ébrécher et plus résistante que la porcelaine – est fabriquée en ajoutant des cendres d’os de bovins à de l’argile, des minéraux de feldspath et du sable de silice fin.

Céramique avancée – nouveaux matériaux

La céramique avancée n’est généralement pas à base d’argile. Au lieu de cela, elles sont soit basées sur des oxydes, soit sur des non-oxydes, soit sur des combinaisons des deux :

• Les oxydes typiquement utilisés sont l’alumine (Al2O3) et la zircone (ZrO2).
• Les non-oxydes sont souvent des carbures, des borures, des nitrures et des siliciures, par exemple, le carbure de bore (B4C), le carbure de silicium (SiC) et le disiliciure de molybdène (MoSi2).

Les processus de production consistent d’abord à mélanger soigneusement les poudres très fines des matériaux constitutifs. Après les avoir façonnées en un corps vert, celui-ci est cuit à haute température (1 600-1 800°C). Cette étape est souvent réalisée dans une atmosphère sans oxygène.

La haute température permet aux minuscules grains des différents composants céramiques de fusionner entre eux, formant un produit dur, tenace, durable et résistant à la corrosion. Ce processus est appelé frittage.

Applications des céramiques avancées

Les matériaux céramiques avancés sont maintenant bien établis dans de nombreux domaines d’utilisation quotidienne, des aimants de réfrigérateur à une gamme croissante d’industries, y compris la production et le traitement des métaux, l’aérospatiale, l’électronique, l’automobile et la protection du personnel.

En médecine moderne, les céramiques avancées – souvent appelées biocéramiques – jouent un rôle de plus en plus important. Les biocéramiques telles que l’alumine et la zircone sont des matériaux durs et chimiquement inertes qui peuvent être polis jusqu’à une finition élevée. Elles sont utilisées comme implants dentaires et comme substituts osseux dans les opérations orthopédiques telles que les prothèses de la hanche et du genou. En savoir plus sur les utilisations des céramiques avancées.

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