Keramiikka ( muut kreikkalainen κέραμος - savi ) - materiaalit, jotka on valmistettu savesta tai niiden seoksista mineraalilisäaineiden kanssa (ja joskus muista epäorgaanisista yhdisteistä) korkean lämpötilan vaikutuksesta, jota seuraa jäähdytys; sekä tällaisista materiaaleista valmistetut tuotteet [1] .
Suppeassa merkityksessä sana "keramiikka" tarkoittaa savea , joka on poltettu .
Varhaisinta keramiikkaa käytettiin savesta tai sen sekoituksista muiden materiaalien kanssa tehtynä keramiikkana. Tällä hetkellä keramiikkaa käytetään materiaalina teollisuudessa (tekniikka, instrumentointi, lentoteollisuus jne.), rakentamisessa, taiteessa, ja sitä käytetään laajasti lääketieteessä ja tieteessä. 1900-luvulla luotiin uusia keraamisia materiaaleja käytettäväksi puolijohdeteollisuudessa ja muilla aloilla.
Nykyaikaiset korkean lämpötilan suprajohtavat materiaalit ovat myös keraamisia [2] .
Rakenteesta riippuen erotetaan hienokeramiikka (sirpale [3] on lasimainen tai hienorakeinen) ja karkea (karkearakeinen sirpale). Hienokeramiikan päätyypit ovat posliini , puoliposliini , savi-kivimassat , šamotti , fajanssi , majolika . Karkean keramiikan päätyyppi on keramiikka .
Lisäksi on karbidikeramiikkaa ( volframikarbidi , piikarbidi ), alumiinioksidia , zirkoniumia (perustuu ZrO 2 :een ), nitridiä (pohjainen AlN ) jne.
Posliinissa on tiheä sintrattu valkoisen värinen sirpale (joskus sinertävä), jonka veden imeytyminen on alhainen (jopa 0,2%), koputettuna se tuottaa korkean melodisen äänen, ohuina kerroksina se voi olla läpikuultava. Glaze ei peitä helmen reunaa tai posliinikappaleen pohjaa. Posliinin raaka-aineita ovat kaoliini , hiekka , maasälpä ja muut lisäaineet.
Fajanssissa on huokoinen valkoinen, kellertävä sävyinen sirpale, sirpaleen huokoisuus on 9-12%. Suuren huokoisuuden vuoksi fajanssituotteet peitetään kokonaan värittömällä lasiteella, jolla on alhainen lämmönkesto. Fajansia käytetään jokapäiväisten astioiden valmistukseen. Fajanssin valmistuksen raaka-aine on valkoiseksi palava savi, johon on lisätty liitua ja kvartsihiekkaa.
Puoliposliini on ominaisuuksiltaan posliinin ja fajanssin välissä, sirpale on valkoinen, veden imeytyminen on 3-5%, ja sitä käytetään astioiden valmistuksessa.
Majolikalla on huokoinen sirpale, veden imeytyminen noin 15 %, tuotteilla on sileä pinta, kiilto, pieni seinämänpaksuus, peitetty värillisillä lasiteilla ja niissä voi olla koristeellisia kohokuvioita. Valuta käytetään majolican valmistukseen . Raaka-aineita ovat valkoiseksi palavat savet (faience majolica) tai punaiset palavat savet (keramiikkamajolika), tulvatasangot, liitu , kvartsihiekka .
Keramiikka on punaruskeaa (käytetään punaista palavaa savea), korkea huokoisuus, veden imeytyminen jopa 18%. Tuotteet voidaan peittää värittömillä lasiteilla, maalata värillisillä savimaaleilla - engobe .
Keramiikka on tunnettu muinaisista ajoista lähtien ja se on ehkä ensimmäinen ihmisen luoma keinotekoinen materiaali. Uskottiin, että keramiikan syntyminen liittyy suoraan ihmisen siirtymiseen vakiintuneeseen elämäntapaan, joten se tapahtui paljon myöhemmin kuin korit . Viime aikoina ensimmäiset meille tunnetut keramiikkanäytteet kuuluivat ylempään paleoliittiseen aikakauteen ( Gravettian kulttuuri ) [4] . Vanhin leivotusta savesta valmistettu esine on peräisin 29-25 vuosituhansilta eKr. Tämä on Vestonice Venus , jota säilytetään Brnon Moravian-museossa [5] .
Vuonna 1993 löydetyt ruukut Xianzhendongin Jiangxin maakunnasta Kaakkois-Kiinassa muovattiin 20-19 tuhatta vuotta sitten [6] . Kaakkois-Kiinassa Hunanin maakunnassa sijaitsevasta Yuchanyan löydetyn terävän aluksen sirpaleet ovat peräisin 18,3-17,5 tuhatta vuotta sitten [7] . Keramiikka Gromatukha-joella ( Zeyan sivujoki ) Amurin alueella ilmestyi n. 15,5 tuhatta vuotta sitten [8] .
Mesoliittisissa kulttuureissa keramiikkaa käytetään epäsäännöllisesti ja yleensä myöhäisessä vaiheessa; Täydellisimmät esimerkit mesoliittisesta keramiikasta tunnetaan Japanin Jomon -kulttuurissa. Neoliittikaudella keramiikasta tulee olennainen ominaisuus melkein kaikissa arkeologisissa kulttuureissa (poikkeuksena Lähi-idän esikeramiikkaneoliittisen aikakauden vanhimpien maatalousyhteisöjen aika , jolloin siirtyminen vakiintuneeseen elämäntapaan tapahtui ennen monia muita teknologiset innovaatiot).
Peter Jordan (Groningen, Alankomaat) uskoo, että keramiikka levisi kahdesta innovaatiokeskuksesta: Itä-Aasiasta (noin 16 000 vuotta sitten ) ja Pohjois-Afrikasta (noin 12 000 vuotta sitten ) [ 9] .
Venäjän vanhin keramiikka (12 tuhatta vuotta sitten) löydettiin Transbaikaliasta ( Ust-Kareng-kulttuurin [10] arkeologisista kohteista ) ja Kaukoidän ( Gromatukhinskaya , Osipovskaya , Selemdzhinskaya [11] -kulttuureista; ks. Siperian neoliitti ) . . Rostovin alueella sijaitsevan Rakushechny Yar -asutuksen alemmat kerrokset ovat peräisin 7. vuosituhannen toiselta puoliskolta eKr . [12] . Elshanskaya-kulttuuri Keski-Volgan alueella juontaa juurensa 7000 eKr. e.
Keramiikka, jossa on paksu kerros kasvivahaa ja rasvasedimenttiä Libyalaisista paikoista Saharan Uan Afudasta ( Uan Afuda ) ja Takartorista (Takarkori), on peräisin ajanjaksolta 8200-6400 eKr. e. [13]
Aluksi keramiikka muovattiin käsin. Savenvalajan pyörän keksintö kolmannella vuosituhannella eKr. (myöhäinen eneoliitti - varhainen pronssikausi ) mahdollisti tuotteen muovausprosessin merkittävästi nopeuttamisen ja yksinkertaistamisen. Amerikan esikolumbiaanisissa kulttuureissa intiaanikeramiikka valmistettiin ilman savenvalajan pyörää eurooppalaisten saapumiseen asti.
Erilliset keramiikkatyypit muodostuivat vähitellen tuotantoprosesseja parantaen, riippuen raaka-aineiden ominaisuuksista ja niistä aiheutuvista prosessointiolosuhteista.
Vanhimpia keramiikkatyyppejä ovat erilaiset astiat, samoin kuin kierteet , kudontapainot ja muut esineet . Tätä kotitalouskeramiikkaa jalostettiin monin eri tavoin - kohokuviointia käytettiin leimaamalla, jäljittämällä ja muotoilemalla elementtejä. Alukset saivat erilaisia värejä ampumistavasta riippuen. Ne voitiin kiillottaa, maalata tai maalata koristeilla, peittää engobilla, kiiltävällä kerroksella (kreikkalainen keramiikka ja roomalainen Terra sigillata [14] ), värillinen lasite (renessanssin "Hafnerkeramiikka").
1500-luvun loppuun mennessä majolika ilmestyi Eurooppaan (alkuperästään riippuen, kutsutaan usein myös fajanssiksi). Huokoisen raudan ja kalkin sirpaleen, mutta valkoisen fajanssimassan peitossa oli kaksi lasitetta: läpinäkymätön korkea tinapitoisuus ja läpinäkyvä, kiiltävä lyijylasite.
Sisustus maalattiin majolikalle kostealle lasiteelle ennen tuotteen polttamista noin 1000 °C:n lämpötilassa. Maalausmaalit otettiin kemiallisesti samasta koostumuksesta kuin lasite , mutta niiden olennainen osa oli korkeita lämpötiloja kestävät metallioksidit (ns. tulenkestävät maalit - sininen, vihreä, keltainen ja violetti). 1700-luvulta lähtien alettiin käyttää ns. muhvelimaaleja, joita levitettiin jo poltetulle lasiteelle. Niitä käytetään myös posliinimaalaukseen.
1500-luvulla kivitavarakeramiikan valmistus levisi Saksassa. Valkoinen (esimerkiksi Siegburgissa) tai maalattu (esimerkiksi Rerenissä) erittäin tiivis pala koostui savesta, johon oli sekoitettu maasälpää ja muita aineita. 1200–1280 °C:n lämpötilassa polton jälkeen kivitavara muuttui kovaksi ja käytännössä ei-huokoiseksi. Punaista kivitavaraa valmistettiin Hollannissa kiinalaisen keramiikan mallina, ja sama piirre löytyy Böttgerin keramiikasta .
Kiviavaraa valmisti myös Wedgwood [15] [16] Englannissa. Hieno fajanssi erikoiskeramiikkalajina, jossa on valkoinen huokoinen sirpale, joka on peitetty valkoisella lasituksella, ilmestyi Englannissa 1700-luvun alkupuoliskolla. Fajanssi jaetaan sirpaleen lujuudesta riippuen pehmeäksi ohueksi fajanssiksi, jossa on korkea kalkkipitoisuus, keskipitkän kalkkipitoisuuden omaavaan fajanssiin ja kovaan fajanssiin, jossa ei ole lainkaan kalkkia. Tämä viimeinen pala muistuttaa usein kivitavaraa tai posliinia koostumukseltaan ja vahvuudeltaan .
Otis Tufton Mason kuvasi Amerikan intiaanien korin kudontatekniikoita [17] ja osoitti myös, kuinka koria käytettiin pohjana purkin pohjan valmistamiseen [18] .
Merkittävä muinaisen venäläisen kaupunkikeramiikka oli lasitettujen astioiden valmistus. Näytteitä siitä löydetään yleensä kaupunkien kaivauksissa, se on lähes poissa maaseudun asutuksista ja hyvin vähän hautausmailla. Muinaisen venäläisen 10-1100-luvun lopun tuotannon lasitettu keramiikka on keskittynyt pääasiassa Etelä-Venäjän kaupunkeihin - Kiovaan, Tšernigoviin, Vyshgorodiin. Lyubech, eli muinaisen Venäjän valtion vanhimmissa keskuksissa. Muinaisella Venäjällä käytettiin enimmäkseen kaksikerroksisia (alempi, uunitaso haudattiin maahan) keramiikkatakoja, mutta oli myös yksikerroksisia.
Aivan ensimmäinen askel suoraan aluksen valmistuksessa on alun suunnittelu. A. A. Bobrinsky yksilöi Itä-Euroopan keramiikkahistorian arkeologisiin ja etnografisiin aineistoihin perustuen neljä ohjelmaa alkujen rakentamiseksi [19] [20] [21] :
M.K. Kargerin kaivauksissa Sofia Kievskajan kartanosta löydettiin 1000-luvun tavanomaisen pyöreän keramiikan ohella palasia lasitetuista valkoisista saviastioista, jotka olivat samanlaisia kuin bysanttilaisia leimattuja koristeita sisältäviä astioita, mutta melko omituisia: tyypillinen "kisko- muotoiltu” bysanttilaisten astioiden reuna (IX–XI ) korvattu vaakasuoraan taivutetulla reunalla; astiat on peitetty vihreällä lasiteella - tämä on jäljitelmä Bysantin näytteistä. Näiden ruokien venäläinen alkuperä on kiistaton: ne on valmistettu paikallisista raaka-aineista. Bysantin keramiikan jäljitelmä on kuitenkin ominaista vain Venäjän ensimmäisille kastelumestareille. Valkosaviastioiden päämassa on muodoltaan samanlainen kuin muinaisten venäläisten kaupunkien tavallinen pyöreä keramiikka: nämä ovat erimuotoisia kannuja ja ruukkuja.
Kiovassa 1000-luvun kerroksilta löydettiin 1000-luvun kerroksittain Kiovassa, Kiovan-Petšerskin lavran alueella, Vyshgorodissa, Gorodskissa, Lyubechissa, Chernigovissa tehdyissä kaivauksissa. Niiden pallomainen pitkänomainen runko erotettiin kurkusta muovatulla telalla [22] .
Kasteluruukut toistavat tuon ajan yksinkertaisia ruokia. Yleensä nämä ovat pieniä ruukkuja, joissa on suora tai hieman kaareva reuna. Valkosavikeramiikan ominaisuus on tiheä, läpinäkymätön lasite, kirkkaan vihreä, harvemmin keltainen. Tällaisia ruokia löydettiin pieni määrä Vyshgorodista, Chernigovista, Gorodskista, Volosskyn kylästä Dnepropetrovskin alueella.
Valkosavilasitettu keramiikka on vielä suhteellisen pientä. 1100-luvulta lähtien monissa Venäjän kaupungeissa alettiin valmistaa lasitettuja astioita paikallisista valossa palavista savesta, joka polttamisen jälkeen muodostaa harmaan sirpaleen. Jos tällaista savea ei ollut saatavilla, käytettiin punaista palavaa savea. Ennen kastelua astia peitettiin engobilla - pääkerrosta kevyemmällä savikerroksella.
Novgorodissa on myös lasitettuja astioita. Se erottuu kastelulla, vihreällä keltaisilla tai ruskeilla täplillä. Nämä ovat pääasiassa ruukkuja, jotka ovat muodoltaan samanlaisia kuin 1100-1300-luvun Novgorodin astiat. Varhaisimmat niistä löytyvät myös 1000-1100-luvun kerroksista. Keramiikkaa, jossa oli sama täpläinen lasite, oli edelleen olemassa 1400- ja 1600-luvuilla: nämä ovat ruukut, vesimiehiä, leluja. Ei hävinnyt Novgorodissa ja menetelmä saada lasitteet metallisen kiillon; pääsiäismunien (Makarova T.I., 1966. C, 141-145) lisäksi täällä 1100-1300-luvuilla. valmistettiin Belgorod-tyyppisillä päällysmaalauksilla varustetut laatat, joista ne eroavat taustan sinertävällä tai punertavalla sävyllä ja lasitteen metallisella kiillolla.
Beloozeron löydökset antavat käsityksen Venäjän pohjoisten alueiden lasitetusta keramiikasta. Kiovasta tuodun keramiikan ohella täältä löytyi varsin omituisia ohutseinäisiä astioita, joissa oli nestepilkkuvihreä lasite, pääsiäismunia, helistimiä ja helmiä (Golubeva L.A. 1973. S. 167-169. Kuvat 60, 2, 3).
Novgorodin löytöjen mukaan on selvää, että kastelun perinteet 1200-luvun jälkeen. eivät olleet hukassa. Tämän vahvistavat myös Moskovan ja Moskovan alueen materiaalit. Esimongoliajan Moskovan kerroksissa on yksittäisiä sirpaleita harmaasta savesta valmistettua lasitetusta keramiikasta... Todennäköisesti lasitetun keramiikan valmistus Moskovassa oli riittävän kehittynyttä jo 1300-luvun puolivälissä. Kiovan perinteiden rooli siinä on kiistaton (Avdusina T.D., Vladimirskaya Y.S., Panova T.D. 1984, s. 48-50).
Mongolien ja tataarien hyökkäys vaikutti muinaisen venäläisen kulttuurin kehitykseen. Keramiikan historia jakaantui yleiseurooppalaiseen Liettuan suurruhtinaskunnassa, Venäjän Zhemoytskyssä ja muissa sekä Moskovassa, joka siirtyi eteläisiltä alueilta pohjoisen ja lännen rajakaupunkeihin. Moskovan mailla antiikin Venäjän laattataide tuhoutui, monet 9-1100-luvun venäläisten savenvalajien teokset menehtyivät. Esimerkiksi kaksivartiset amforat, pystylamput, cloisonne-emalin taide, lasite (yksinkertaisin on keltainen, säilynyt vain Novgorodissa), katosivat, koristeesta tuli yksinkertaisempi.
XIII-XIV vuosisatojen aikana ortodoksisten kirkkojen kattoihin käytetyt muurahaistiilet yleistyivät Pihkovassa . Hän luultavasti synnytti yksinkertaiset päällystelaatat ja sitten laatat, joissa on kuviollinen ja rumpu kiinnitettäväksi muurattuihin seiniin.
Pihkovan-Petšerskin pyhän taivaaseenastumisen luostarin alueella on säilynyt ainutlaatuisia lasitettujen keramiikojen monumentteja - yli sata munkkien (keramidien) muinaista hautakiveä, jotka on upotettu maanalaisten gallerioiden seiniin. Niiden keskikorkeus on 45–60 cm ja leveys 30–40 cm, ja ne on valmistettu leivotusta savesta, jossa on tummanvihreä lasite. Tuotteiden määrä ja korkea taiteellinen laatu todistavat, että keramiikkatuotanto kukoisti luostarissa muinaisista ajoista lähtien. Keramideja alettiin valmistaa ensimmäistä kertaa Venäjällä juuri Pihkovan alueella 1500-luvulla. Luostarissa oli erityinen keramiikkapaja.
Pihkovan keramiikka, kuten astiat, tunnistetaan muodosta. Pihkovan mestareiden taide ilmeni selvästi koristekeramiikan valmistuksessa. [23]
Venäläisen ja sitten modernin venäläisen keramiikan erillinen suunta on Gzhel (nimetty kaupungin mukaan). Nämä tuotteet on toteutettu valkoisen ja sinisen tyyliin.
Alkuperäiset keraamiset materiaalit ovat läpinäkymättömiä rakenteensa erityispiirteiden vuoksi. Nanometrikokoisten hiukkasten sintraus mahdollisti kuitenkin läpinäkyvien keraamisten materiaalien luomisen, joiden ominaisuudet (toimintasäteilyn aallonpituuksien alue, dispersio, taitekerroin) olivat optisten lasien standardiarvojen ulkopuolella .
Nanokeramiikka on keraaminen nanorakenteinen materiaali (eng. nanoceramics) - kompakti materiaali, joka perustuu oksideihin, karbideihin, nitrideihin, borideihin ja muihin epäorgaanisiin yhdisteisiin, joka koostuu kristalliiteista (rakeista), joiden keskikoko on jopa 100 nm [24] . Nanokeramiikkaa käytetään panssaroidun keramiikan [25] , mikroaaltogeneraattorilamppujen , puolijohdelaitteiden substraattien, tyhjiökaarikammioiden eristeiden, tehopuolijohdelaitteiden ja yönäkölaitteiden kuvanvahvistinputkien valmistukseen.
Keraamisten laattojen valmistuksen teknologinen järjestelmä sisältää seuraavat päävaiheet:
Keraamisten massojen raaka-aineet jaetaan muoviin ( savet ja kaoliinit ) ja ei-muoviin. Samotin ja kvartsin lisäaineet vähentävät tuotteiden kutistumista ja halkeilun todennäköisyyttä muovausvaiheessa. Lasinmuodostajina käytetään punaista lyijyä ja booraksia .
Luistin valmistelu suoritetaan kolmessa vaiheessa:
Kuljetus raaka-ainevarastosta tapahtuu kuormaajan avulla vastaanottosuppiloihin. Mistä se lähetetään kuljetinta pitkin joko kuulamyllyyn (jauhatus) tai turbo-liuottimiin (saven ja kaoliinin liuottamiseen)
Lasitteet ovat kiiltäviä metalliseoksia, jotka on sulatettu keraamisen sirpaleen päälle, jonka kerros on 0,12-0,40 mm. Lasitetta levitetään peittämään tuotteen laatta tiheällä ja sileällä kerroksella sekä antamaan tuotteelle tiheä, vahvempi ja houkutteleva ulkonäkö, takaamaan dielektriset ominaisuudet ja suojaamaan sisustusta mekaanisilta ja kemiallisilta vaikutuksilta.
Lasitteen koostumus sisältää hienoksi jauhettua zirkonia , liitua , kalkkia . Valmis lasite ladataan johonkin teknikon määräämään astiaan. Se johdetaan useita kertoja värähtelevien seulojen ja magneettiluukkujen läpi metallien epäpuhtauksien poistamiseksi, joiden esiintyminen lasitteessa voi johtaa vikojen muodostumiseen tuotannon aikana. Liimaa lisätään koostumukseen ja lasite lähetetään linjalle.
Ennen muovausta liuska ladataan yhteen astioista. Kolmea säiliötä käytetään vuorotellen (vaihtuvat noin kerran päivässä) tietylle jalustalle. Muotti puhdistetaan alustavasti liukujäämistä edellisen muovauksen jälkeen, käsitellään liukuvedellä ja kuivataan.
Lippu kaadetaan kuivattuihin muotteihin. Lomakkeet on suunniteltu 80 täyttöä varten. Muotoilussa käytetään bulkkimenetelmää. Muoto imee osan vedestä ja liukuman tilavuus pienenee. Muottiin lisätään liukua, jotta vaadittu tilavuus säilyy.
Kovettumisen jälkeen tuotteet kuivataan, tuotteiden ensisijainen hylkääminen (halkeamat, muodonmuutokset) suoritetaan.
Muotoilun jälkeen tuotteet menevät manuaaliseen käsittelyyn.
Lasitteen levittämisen jälkeen tuote lähetetään uuniin poltettaviksi. Uuni on varustettu esikuivausmoduulilla, pölynpoisto- ja puhalluskammioilla. Lämpökäsittely suoritetaan 1230 asteen lämpötilassa, uunin pituus on noin 89 metriä. Jakso lastaamisesta vaunun purkamiseen on noin puolitoista päivää. Tuotteiden poltto uunissa tapahtuu päivän aikana.
Polton jälkeen lajittelu suoritetaan: jaetaan samankaltaisten tuotteiden ryhmiin, havaitaan vikoja. Jos viat ovat poistettavissa, ne lähetetään korjattavaksi ja poistetaan manuaalisesti kunnostuspaikalla. Muussa tapauksessa tuotteen katsotaan olevan viallinen.