ТИ и другие достижения в области развития технологии получения и регулирования микроструктуры керамики позволили синтезировать новые виды материалов, уникальные свойства которых не могут быть воспроизведены ни в металлических, ни в органических материалах. Благодаря этим свойствам керамические компоненты сохраняют ведущую роль при разработке новых типов изделий, технологических процессов и даже некоторых отраслей промышленности. Отвечая специальным требованиям технологий будущего, керамические материалы становятся «пусковым механизмом» развития этих технологий.
Можно привести два примера, показывающие большое значение этих материалов: без создания ферритовых магнитных сердечников для устройств магнитной памяти было бы невозможно появление современных быстродействующих компьютеров, а получение оптических волокон на основе кремния позволило разработать экономически выгодные системы телекоммуникаций.
Можно привести немало других примеров, однако для ученых и инженеров, работающих во многих областях промышленности, особый интерес представляют потенциальные возможности новой керамики и ее применение в будущем. Например, сейчас рассматривается вопрос об использовании керамических деталей в двигателях внутреннего сгорания. Основными преимуществами использования керамики для этих целей являются более высокая допустимая температура в камере сгорания и сниже-
ние общего веса двигателя. Оба этих фактора приводят к повышению кпд двигателя. Кроме того, благодаря высокой износостойкости керамические детали не требуют большого количества смазки. Японская автомобильная компания Nissan Motors уже производит автомобили с двигателями, в которых роторы турбонагнетателей изготовлены из нитрида кремния. Компания Cummins Engine провела испытания дизельного двигателя для грузового автомобиля с керамическими головками поршней, подшипниками и цилиндрическими втулками, позволяющими двигателю работать без системы охлаждения. В США многие фирмы занимаются разработкой керамических газотурбинных двигателей для автомобилей, а компания Rolls-Royce Limited проводит эксперименты с аналогичными двигателями для вертолетов.
Большие потенциальные возможности имеет керамика, способная под действием определенных химических реагентов изменять свои электрические свойства. Например, взаимодействие пористой таблетки из такого материала с молекулами газа или жидкости может изменить ее электрическое сопротивление. На этом принципе легко изготовить чувствительный датчик, для работы которого достаточно всего два электрических контакта. За счет химической инертности и коррозионной стойкости керамические датчики работают в химически агрессивных средах гораздо лучше, чем обычные.
Одно из таких устройств — датчик влажности — может широко использоваться в системах воздушных кондиционеров, сушках и респираторных устройствах. Разработаны и другие керамические датчики для регистрации присутствия метана главного компонента природного газа; они могут найти применение в быту для безопасного использования газовых нагревателей и плит. Наконец, можно изготовить датчик, который кроме определенных химических веществ будет «чувствовать» температуру, давление, освещенность и тепло. Соединив этот датчик с микропроцессором, можно получить устройство для контроля за работой бытовых, транспортных и промышленных механизмов.
Материал другого типа, приобретающий все большее значение, — это пьезоэлектрическая керамика. Упомянем лишь два интересных примера ее применения. Первый — головка высокоточного печатающего устройства. Головка состоит из сотен мелких пьезоэлектрических «чернильниц». При приложении к такой «чернильнице» напряжения она быстро сжимается и выплескивает чернила на бумагу. Напряжение прикладывается селективно, и получающееся на бумаге изображение соответствует печатаемой букве. Такая головка позволяет воспроизводить тонкие детали букв и менять их цвет, она занимает мало места и требует меньшие по сравнению с другими головками напряжения для передвижения вдоль печатаемого текста.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.