חומר קרמי

חומר קרמי הוא חומר מוצק שאינו אורגני או מתכתי. קרמיקה יכולה להיות תחמוצת של מתכת (לדוגמה אלומינה) או תרכובת של יסודות אל מתכתיים (לדוגמה גרפיט).

מבנה האטומים בקרמיקה יכול להיות גבישי (מסודר) או אמורפי (חסר סדר). קרמיקה גבישית יכולה להיות חד-גבישית, כלומר מורכבת מגביש יחיד, כמו פרוסת סיליקון, או רב-גבישית, כמו אלומינה. דוגמה לקרמיקה אמורפית היא זכוכית.

המלה קרמיקה מקורה ביוונית, ופרושה קדרות. בין השימושים המוקדמים לקרמיקה נמצא כדים מחרס, תערובות שונות של חומרים חרסיתיים.

תכונות הקרמיקה

הקרמיקה היא משפחה גדולה של חומרים, שהם בעלי תכונות שונות מאוד זה מזה. בכל זאת ניתן למצוא מספר תכונות שאופייניות למרבית הקרמיקות.

בדרך כלל הקרמיקה אינה מוליכה חשמל, אך יש לכך יוצאים מן הכלל כמו גרפיט, וכן סוגים מסוימים של קרמיקות שהתגלו כמוליכות-על בטמפרטורות גבוהות. מרבית הקרמיקות הן קשות, כולל היהלום שהוא החומר הקשה ביותר הקיים על פני כדור הארץ. קרמיקות הן לרוב שבירות ובעלות חוזק נמוך, ולכן אינן משמשות כחומר מבנה, פרט למקרים מסוימים. מרבית הקרמיקות הן בעלות קשיות גבוהה - לכן קשה לשרוט אותן, מודול יאנג גבוה - לכן שומרות על צורתן וקשה למתוח, ללחוץ או לכופף אותן, וטמפרטורת היתוך גבוהה.

שיטות ייצור

ייצור קרמיקה הוא תהליך מורכב, אשר מותאם באופן ייחודי לכל סוג של קרמיקה ותכונותיה הרצויות. התהליך הוא בעל השפעה מכרעת על התוצאה הסופית, ושני תהליכים שונים לא יניבו את אותם החומרים, גם אם הרכבם זהה. שיטות הייצור נחלקות לכאלו המיועדות לייצר את התרכובת הבסיסית, ותוצאתם היא אבקה, כאלו המשתמשות באבקה של הקרמיקה ויוצרות חומר קרמי צפוף, וכאלו אשר תוך כדי התגובה יוצרות את החומר הסופי. אבקה קרמית ניתן גם להשיג בריסוק של הקרמיקה הצפופה, למשל מסלעים.

סינטור

סינטור היא השיטה הנפוצה ביותר לייצור חומר גלם קרמי. בתהליך הסינטור, מחממים אבקה קרמית דחוסה, לטמפרטורה שנמוכה משמעותית מטמפרטורת ההתכה של החומר. גרגירי האבקה מתחברים זה לזה ויוצרים גוף קשיח. החימום מאפשר מינימיזציה של אנרגיית פני שטח (מתח פנים), שהיא גבוהה במצב אבקתי. את תהליך הסינטור נהוג לחלק למספר שלבים, כאשר השלב הראשון הוא היווצרות "צווארים" (necking) בין הגרגרים, לאחר מכן דחיסת החומר והיעלמות החללים. התוצאה של תהליך הסינטור היא חומר קרמי רב-גבישי. סינטור יכול להתבצע לעיתים באופן יעיל יותר עם הפעלת לחץ בזמן החימום, אם חד-כווני כמו במכבש, ואם איזוסטטי כמו ב-HIP ‏ (Hot isostatic press).

יציקה

תהליך נפוץ נוסף ליצירת חומר קרמי אחיד הוא יציקה. בתהליך זה מתיכים אבקה או שאריות של החומר ויוצקים לתבנית בעלת הצורה המבוקשת. חלונות זכוכית מיוצרים ביציקה, בתהליך שהומצא בשנת 1953, שבו יוצקים את הזכוכית המותכת על גבי בדיל מותך, כך שהזכוכית צפה על גבי הבדיל ויוצרת שכבה אחידה וחלקה.

גידול גבישי

כאשר הקרמיקה המבוקשת היא חד-גבישית, יש צורך לגדל את הגביש באופן איטי ומבוקר, מנקודה אחת שהיא גרעין ההתגבשות, כך שהגביש כולו יצא בכוון קריסטלוגרפי יחיד.

בתהליך צ'וחרלסקי (Czochralski, Чохральски) מכניסים מוט סיליקון קטן המשמש כגרעין התגבשות לצינור קוורץ שבו סיליקון מותך ונקי, ויוצרים תוך משיכה וסיבוב של המוט יחד עם הפרשי הטמפרטורות, גביש יחיד גדול. הגביש בשיטה זו גדל מן המרכז החוצה.

בתהליך ברידג'מן-סטוקברגר (Bridgman–Stockbarger) הגביש גדל בצינור עם סיליקון מותך, שצדו האחד קר יותר ובו פרוסת סיליקון המשמשת כגרעין התגבשות, והגביש בתהליך גדל לאורך הצינור בהתחילו מהצד הזה.

שיקוע כימי (chemical vapor deposition)

תגובה כימית היוצרת קרמיקה, בגז או נוזל. התוצר הקרמי של התגובה שוקע על מצע, כך שנוצר חומר מוצק. שיטה זו משמשת להכנת שכבות דקות של קרמיקה, אך גם חומרים עבים המשמשים כחומר בנייה הנדסי. שיטה זו יוצרת גם את התרכובת הקרמית עצמה וגם את החומר המוגמר.

בטבע

בטבע קיימות קרמיקות רבות, חד-גבישיות ורב-גבישיות. קרמיקה בטבע מצויה בצורת סלע. סלע שנוצר במהלך מיליוני שנים בלחץ וחום בתוככי האדמה נקרא סלע פלוטוני. סלע געשי נוצר בהתקררות מהירה על פני השטח. סלע משקע נוצר על פני כדור הארץ מחומר שמקורו בסלע קודם אחר בתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ, או במעמקי הים ללא חום אך תחת לחץ.

ראו גם

אובניים

אובניים הם מכשיר בצורת גלגל המשמש קדרים זה כחמשת אלפים שנים ליצירת כלי-חרס.

אורתודונטיה

אורתודונטיה, או יישור שיניים (מיוונית "orthos" יישור ו"odon" שן), היא התמחות ברפואת שיניים. אורתודונטיה עוסקת במחקר וטיפול בפגמים בסגירת הפה, הנגרמים כתוצאה מאי-סדירות השיניים, חוסר התאמה בין הלסתות או שניהם יחד. טיפול אורתודונטי יכול לעזור לתקן את השיניים, ולהזיז אותם למקום הנכון. טיפול אורתודונטי יכול להתמקד בעקירת שיניים בלבד או בשליטה ושינויי מנח השיניים בתוך עצם הלסת.

החשיבות באורתודונטיה אינה אסתטית בלבד. ישנה חשיבות רפואית, שכן סגירה נכונה של השיניים היא תנאי לתפקוד תקין של מערכת הלעיסה כולה, וכן לבריאות השיניים, החניכיים ומפרקי הלסת.

אורתו-כירורגיה של הפנים הוא ניתוח לתיקון מבנה הפנים והלסת במקרים שבהם הפרעת הסגר איננה ניתנת לטיפול אורתודונטי בלבד. בחלק מהמקרים מסייע הטיפול האורתודונטי כשלב בהכנה לניתוח.

אדוארד אנגל היה האורתודונט הראשון, כלומר, רופא השניים הראשון שהגביל את התמחותו לאורתודונטיה. הוא נחשב ל״אבי האורתודונטיה המודרנית".

גדולה עוגן

גְדוּלָה עוֹגֶן (שוויג) (נולדה ב-1929) היא פסלת ואמנית קרמיקה ישראלית. בין השנים 1965-1980 כיהנה כראש המחלקה לקדרות ב"בצלאל". יצירתה של עוגן משוחררת מקדרות האובניים המסורתית והיא ידועה בתבליטי הקיר שיצרה במקומות שונים בישראל וביצירות פיסוליות ואקספרסיביות.

גידול גבישים

גידול גבישים הוא תחום העוסק בשלב העיקרי של התגבשות הגביש, שבה מתרחשת תוספת של אטומים, יונים, מולקולות או שרשראות פולימרים חדשות לפי סידור גבישי קבוע ואופייני כדוגמת סריגי בראבה. שלב הגידול מתרחש לאחר שלב ראשוני של התגרענות הומוגנית או הטרוגנית.

תוצר פעולת גידול הגבישים הוא מוצק גבישי בעל סריג אטומי צפוף. רוב המוצקים מסוג זה הם בעלי מודול יאנג ומודול גזירה אלסטיים גבוהים.

זירקוניום

זירקוניום (Zirconium) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי Zr ומספרו האטומי 40.

זכוכית

זכוכית בצורתה הטהורה היא חומר שקוף, חזק באופן יחסי, עמיד לשחיקה ועמיד בדרך כלל מבחינה כימית וביולוגית. הזכוכית העתיקה הייתה מסיסה (תהליך איטי). ניתן ליצור זכוכית ממגוון רחב של חומרים, אולם רק מספר מצומצם של חומרים אכן נמצא בשימוש.

חומר זכוכיתי הוא מוצק אמורפי אחיד, המיוצר על-פי רוב על ידי קירור של חומר צמיגי, כך שלשריג הגבישי אין די זמן להיווצר. לחומרים אלו יש טמפרטורה אופיינית למעברם ממצב צמיגי (גומי) למצב זכוכיתי ומכונה "מעבר זכוכיתי" ומסומנת בספרות על ידי Tg.

את הזכוכית ניתן לעצב בקלות רבה לגופים בעלי שטח פנים חלק ובלתי חדיר, תכונות אלו הופכות את הזכוכית לחומר בעל מגוון רחב של שימושים. עם זאת, הזכוכית שבירה למדי ועלולה להתנפץ לרסיסים חדים. תכונותיה השונות של הזכוכית עשויות להשתנות על ידי הוספת מרכיבים שונים או טיפול בחום.

חימר

האם התכוונתם ל...

חרס

חרס הוא חומר קרמי (סיליקט) שלאחר שיובש לחלוטין נצרף בכבשן להקשייתו. תהליך זה משמש לייצור כלים וחפצי אמנות.

המילה חרס היא מילה עתיקה, היא מופיעה במקרא (בכתיב חרשׂ) וכן במשנה ובתלמוד, בעברית מודרנית היא משמשת לצידה של המילה קרמיקה. כלי החרס עשויים מחומר (טעות לשונית נפוצה: חימר).

טליה טוקטלי

טליה טוקטלי (נולדה ב-1 בפברואר 1949) היא פסלת ואמנית קרמיקה ישראלית. טוקטלי משמשת כמרצה בכירה במחלקה לעיצוב קרמי וזכוכית בבצלאל והחל משנת 2009 היא משמשת גם כעורכת כתב העת הישראלי "1280°c"‏ (1280 מעלות צלזיוס).

מוכרת התרנגולות

"מוכרת התרנגולות" הוא פסל שיצרה האמנית הישראלית חוה סמואל.

ניקוי בהתזה

ניקוי בהתזה היא טכניקה שבה מתיזים בעזרת ציוד ייעודי חומר שוחק באמצעות אוויר דחוס או נוזל (בדרך כלל מים) במהירות גבוהה לעבר משטח אותו רוצים לחספס, לפסל, או לנקות. הסוגים הנפוצים ביותר של מכשירים להתזה נעזרים בגז דחוס, בדרך כלל אוויר דחוס, כדי להוביל את החומר המותז בעוצמה ובמהירות.

סטרונציום טיטנאט

סטרונציום טיטנאט (נוסחה כימית: SrTiO3, מכונה לפעמים בקיצור גם STO) הוא חומר קרמי בעל מבנה פרובסקיט המורכב מהיסודות סטרונציום, טיטניום וחמצן. התרכובת היא פראלקטרית, ובטמפרטורות נמוכות החומר עובר מעבר פאזה לפאזה פרואלקטרית בעלת מקדם דיאלקטרי יחסי גבוה מסדר גודל של 10,000.

במשך תקופה ארוכה סברו כי סטרונציום טיטנאט קיים רק בצורתו המלאכותית, עד שבשנת 1982 החומר נמצא גם בצורה טבעית במינרל שנתגלה בסיביר, וזכה לשם טאוסוניט (tausonite). הטאוסוניט הוא מינרל נדיר ביותר ונמצא רק בגבישים זעירים, ולפיכך זה עוסק בחומר המלאכותי כל עוד לא צוין אחרת.

השימושים העיקריים של סטרונציום טיטנאט הם ביישומים אופטיים מדויקים, בנגדים משתנים, בחיקויים ליהלום ובחומרים קרמיים מתקדמים. גבישים יחידים של סטרונציום טיטנאט משמשים כמצע נפוץ לגידול מגוון של חומרים אלקטרוניים מתקדמים ליישומים מחקריים מגוונים. דוגמה בולטת למחקר בתחום זה היא היווצרות של גז אלקטרונים דו-ממדי (2DEG) על פני השטח של סטרונציום טיטנאט כאשר מגדלים עליו שכבה אפיטקסיאלית של לנתנום-אלומינט (LaAlO3) בעלת עובי של ארבעה תאי יחידה או יותר.אילוח של סטרונציום טיטנאט, למשל על ידי היסודות ניוביום או לנתן מגדילים את המוליכות (מסוג N) של החומר. בדומה לכך, גם פגמים נקודתיים של העדרויות חמצן בגביש תורמים אלקטרון להולכה ומגדילים את המוליכות מסוג N של החומר. ניתן לגדל שכבות דקות אפיטקסיאליות של סטרונציום טיטנאט במגוון שיטות, כגון PLD, MBE ו-ALD. שכבות דקות כאלה משמשות למחקר בהתקני אלקטרוניקה מתקדמים ולחקר תופעות מגוונות בפיזיקה של חומר מעובה.

סינטור

סינטור הוא תהליך מתחום מטלורגיית אבקות, שבו באמצעות חימום ודחיסה הופכים גוף המורכב מגרגירי אבקה לחומר מוצק הנדסי, כלומר מחומר אבקתי מתפורר לחומר בעל תכונות מכניות משופרות שאפשר להשתמש בו במבנים ובמכונות. בתהליך הסינטור מחממים את הגוף לטמפרטורה שהיא בערך 80% מטמפרטורת ההתכה של החומר, וכתלות בזמן ובטמפרטורה, גרגירי האבקה מתחברים זה לזה ויוצרים גוף קשיח.

התהליך משמש ליצירת חומרים קרמיים, מתכות - בעיקר מתכות בעלות טמפרטורת היתוך גבוהה כגון טונגסטן ומוליבדן, ולעיתים חומרים פלסטיים.

הכוח המניע בתהליך זה הוא מינימיזציה של אנרגיית פני שטח (מתח פנים), שהיא גבוהה במצב אבקתי. את תהליך הסינטור נהוג לחלק למספר שלבים, כאשר השלב הראשון הוא היווצרות "צווארים" (necking) בין הגרגרים, לאחר מכן דחיסת החומר והיעלמות החללים.

קיימות דרכים רבות ליצירת חומר גלם: התכה, כבישה, חציבה. תהליך הסינטור במטלורגיית אבקות מאפשר יצירת חומר בעל הרכב כימי מדויק, עם גודל גרעין קטן (ראו רב גביש), שתלוי בגודל גרגרי האבקה ובתהליך הסינטור. גודל הגרעין הוא גודל הגבישים במוצק, והוא משפיע באופן מהותי על תכונות החומר. חומרים בעלי גודל גרעין קטן נוטים להיות חזקים יותר. אחד המאפיינים של התהליך הוא שבדרך כלל נותרים חללים בחומר, אשר מעלים את פריכותו. עבור מתכות ניתן לבצע מספר טיפולים מכניים (אקסטרוזיה למשל) אשר מעלימים את החללים ומעלים את החוזק. לעיתים החללים דווקא רצויים, במסננים או בבידוד חום למשל.

לסינטור קודמת כבישה, המקנה לגרגרי האבקה את צורת הגוף, שבקירוב נשמרת בסינטור, וצפיפות גבוהה ככל האפשר.

ישנן מדפסות תלת מימד העובדות בסינטור אבקה בעזרת לייזר (SLS - selective laser sintring) ויחודן הוא ביכולת לבנות מודלים ממתכות.

עירית אבא

עירית אבא (נולדה ב-8 במאי 1953) היא קדרית ואמנית קרמיקה ישראלית.

פיאנס מצרי

פיאנס מצרי הוא חומר קרמי שאינו מכיל חרסית שבאמצעות ויטריפיקציה יוצר זוהר המשתנה בין צבע ירוק לכחול. מכיוון שבחומר זה אין שימוש בחרסית, לרוב לא מתייחסים לעבודה בפיאנס מצרי כאל קדרות. המושג פיאנס מצרי נועד להבדיל אותו מפינאס: קדרות בזיגוג בדיל המזוהה עם העיר פאנזה בצפון איטליה. פיאנס מצרי, שיוצר ושווק ממצרים היה נפוץ בעולם העתיק ונתגלה במסופוטמיה, המזרח התיכון, צפון אירופה עד סקוטלנד.

פיסול

פיסול הוא ענף בתחום האֳמָנוּת במסגרתו יוצר האָמָּן (בקמץ קטן, כלומר יש לקרוא: אוֹמָּן) יצירה בעלת איכות תלת-ממדית. השינוי אשר מבצע הפַּסָּל הוא לרוב שינוי פיזי, על ידי שינוי והתאמה של חומרים, אולם באמנות המודרנית קיימת האפשרות גם לשינוי סמנטי של החומר, כלומר לבדיקת יחסו של האובייקט התלת-ממדי אל הסביבה. התוצאה של שינויים אלו מכונה "פֶּסֶל".

בנסיון לענות על שאלת הגדרתו של המדיום, מבחין מחקר תולדות האמנות בין פיסול אנדרטאות, פיסול בקנה מידה קטן ו"אמנות זעירה". הבחנה זו התבססה הן על ערכים כגון גודלו של הפסל ומיקומו במרחב, והן על הערכה שיפוטית של חשיבות היצירה. "אמנות זעירה" (Minor Art), להבדיל משאר סוגי הפיסול המסורתיים, נתפסה כקטגוריה המכילה מגוון של חפצים קטנים, כגון פסלונים, נרות חרס מעוטרים, קופסאות מקושטות, מטבעות ומדליות שעליהן חקוק תבליט וכדומה. על פי רוב, אלו הם חפצים בעלי שימוש ולא נועדו רק לקישוט. המחקר העכשווי מגדיר חפצים כאלו כשייכים לתחום העיצוב. ההבחנה בין פיסול אנדרטאות לפיסול היא מסובכת ובעייתית יותר, כיוון שההפרדה בין תחומים אלו מטושטשת כיום לחלוטין. הבחנה נוספת הקיימת בחקר הפיסול הקלאסי היא בין פסל, החופשי מכל עבריו, לבין תבליט, הצמוד לאלמנט אדריכלי.

במהלך המאה ה-20 השתנתה באופן רדיקלי הגדרתו של מדיום הפיסול, עם כניסתן של טכניקות חדשות כגון וידאו ארט, רדי מייד, אמנות אדמה, מיצג, מיצב וכדומה. לצד השינוי המושגי שהתחולל, התלווה אל התהליך גם מהפך בתדמיתו החזותית של הפיסול - מדימוי של אובייקט בודד העשוי מאבנים חצובות, מתכת או עץ, הפך הפסל למגוון של אובייקטים העשויים מחומרים שונים ואף משילוב של חומרים וטכניקות, שינוי שערער על תחושת ה"נצחיות" של הפיסול הקלאסי.

קרמיקה

קרמיקה היא שם כולל לקבוצה של חומרים מוצקים שאינם אורגניים או מתכתיים.

השימושים הנפוצים ביותר לקרמיקה הם ביצירת אריחים, כלי בישול וכלי נוי ביתיים.

האם התכוונתם ל...

שלומית באומן

שלומית באומן, ילידת קיבוץ עמיר (1962), מתגוררת ויוצרת ביפו. באומן, היא יוצרת העוסקת בהיבטים מחקריים של שדה העיצוב הקרמי, השואבים את מקור השראתם משאלות תרבותיות וטכנולוגיות מסורתיות ועיצוביות. היא מתייחסת לעיצוב קרמי כתחום בחקר התרבות ובודקת את המתודות שלו בהקשר רחב של התרבות החומרית.

דף זה בשפות אחרות

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.