نانورنگدانه های سرامیکی

همانطور که در مقالات قبلی گفتیم، سرامیک و کاشی و پیشینه بسیار طولانی دارند، به گونه ای که می توانیم سرامیک را یکی از قدیمی ترین ساخته های دست بشر بنامیم. ولی علم سرامیک سازی نیز به مرور زمان پیشرفت بسیار چشمگیری داشته و امروزه می بنیم که استفاده از سرامیک بسیار گسترده و فراگیر شده است و از آن در صنعت ظرف سازی، استفاده ساختمانی، کاربرد های پزشکی و موارد صنعتی و نظامی نیز استفاده می شود.

نانورنگدانه های سرامیکی یا نانوپیگمنت های سرامیکی

نانورنگدانه ها، مواد آلی یا غیرآلی با اندازه کمتر از 100 نانومتر هستند که به طور شیمیایی غیر محلول بوده و از لحاظ فیزیکی نیز نسبت به پایه یا بایندرهای که همراه آنها مورد استفاده قرار می گیرد خنثی می باشد. امروزه یک رنج وسیع از مواد با اندازه دانه 100تا200 نانومتر در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. به طور مثال رنگدانه های بر پایه میکا با سایز دانه 20 نانومتر با اثر پیرلسنت در صنایع لوازم آرایشی، پلاستیک، پوشش ها و اتومبیل استفاده می شود. کاربرد دیگر نانورنگدانه ها، یک نوع جدید صفحه فسفری است که در تیوب های کاتدیک تلویزیون ها قرار داده شده و از نانورنگدانه ها برای بهبود کنتراست و رنگ زمینه استفاده می کند.

استفاده از نانورنگدانه های سرامیکی چه مزایایی دارد و در چه جمواردی کاربرد دارند؟

استفاده از نانو ذرات می تواند عملکرد رنگدانه ها را بهبود بخشد. به طور مثال در پوشش های آلی، نانورنگدانه ها می توانند خواص مکانیکی و اصطکاکی مانند سختی، کرنش شکست، مقاومت کششی و مقاومت سایشی را با حفظ تافنس بهبود بخشند. خصوصیت دیگر نانو ذرات، کوچک تر بودن آن نسبت به طول موج طیف مرئی است که سبب عدم پراش و بازتاب در محدوده نور مرئی شده و در نتیجه می توان نانوکامپوزیت ترانسپارنت ایجاد کرد.

این امر امکان تولید پوشش های شفاف با مقاومت بالا را می دهد. اما باید توجه داشت که پودرها با اندازه دانه کوچک دارای سطح ویژه زیادی هستند و در نتیجه احتمال ایجاد آگلومره بسیار زیاد می شود. اما این امر در مورد پیگمنت های سرامیکی سبب ایجاد یک بازار مصرف زیاد شده است زیرا به دلیل سطح مخصوص زیاد، پوشش سطحی آنها زیاد بوده و با توجه به نقاط بازتابش فراوان، بازتابش را افزایش می دهد.

علاوه بر آن استفاده از این ذرات ریز در فرمولاسیون خمیر چاپ، توزیع یکنواخت و هموژن همراه با بایندرها را نتیجه می دهد که سبب افزایش استحکام مکانیکی این خمیر چاپ ها بعد از خشک شدن می شود. بعد از مخلوط شدن یکنواخت، پیگمنت های نانو سایز اثرات بهتری را در عملیات سایش و پولیش از خود نشان می دهند.

همچنین از نانورنگدانه ها در کاشی های پرسلانی نیز استفاده می شود. نمونه دیگر استفاده از این رنگدانه ها در سرامیک سازی دادن افکت لوستر و هنری به لعاب است. بررسی های اخیر درمورد لوستر های مدرن نشان می دهد که این پیگمنت ها توسط نانوکریستال های مس و نقره شکل می گیرد. هم چنین احتمال ایجاد آن توسط یک لایه نازک اکسید تیتانیوم برروی یک پایه ترانسپارنت مانند مسکویت به جای یک سطح پیرلسنت وجود دارد.

یکی از مهم ترین روش های دکورزنی در سرامیک استفاده از روتوکالرها است که استفاده از نانوپیگمنت ها می تواند مشکلات ناشی از استفاده میکروپیگمنت ها مانند بسته شدن نازل ها و توزیع غیر یکنواخت را کاهش دهد. علاوه بر آن کیفیت تصویری بهتری با استفاده از این پیگمنت ها می تواند ارائه شود. پیگمنت های سرامیکی رایج با رنج اندازه بین 10-1 میکرومتر می باشد. اما نانوپیگمنت های سرامیکی با رنج دانه 10 تا80 نانومتر اکنون مورد بررسی قرار گرفته اند و شدت رنگ خوبی در یک رنج گسترده در دمای پخت می دهد.