ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ

Transcript

1 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ

2

3 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Λίθινη εποχή εργαλεία-δοχεία από πέτρα (κεραμικό) Εποχή χαλκόυ αντικατάσταση από μέταλλα λόγω δυσθραυστότητας - περιορισμός εφαρμογών κεραμικών λόγω ψαθυρότητας Παραδοσιακά κεραμικά ( πρώτη υλη πηλός) : πορσελάνη, τούβλα, ύαλοι, κεραμικά υψηλών θερμοκρασιών Σύγχρονα σύνθετα και πολυφασικά κεραμικά με ικανοποιητική δυσθραυστότητα (βιομηχανιες ηλεκτρονικών, υπολογιστών, επικοινωνιών, αερομεταφορών) Τα χρησιμοποιούμενα σύγχρονα κεραμικά είναι ψαθυρά

4 2. ΨΑΘΥΡΉ ΘΡΑΎΣΗ ΚΕΡΑΜΙΚΏΝ Κρυσταλλικά και μη κρυσταλλικά κεραμικα: κατα κανόνα θραύονται υπό εφελκυστικό φορτίο χωρίς οποιαδήποτε πλαστική παραμόρφωση σε θερμοκρασία δωματίου Ψαθυρή θραύση: σχηματισμός και διάδοση ρωγμών σε διεύθυνση κάθετη προς την εφαρμοζόμενη τάση Ρωγμές - δια μέσου κόκκων (διακρυσταλλικά) - κατά μήκος κρυσταλλογραφικών επιπέδων σχισμού (επίπεδα μεγάλης ατομικής πυκνότητας) Θραυστογραφία ηλεκτρονικής μικροσκοπίας οξειδίου του αλουμινίου

5 Μετρούμενη αντοχή θραύσης << θεωρητική αντοχή θραύσης (δύναμη δεσμών ατόμων) - Αιτία : πολύ μικρές ατέλειες ανυψωτές τάσεων ( σημεία που η εφαρμοζόμενη τάση εφελκυσμού ενισχύεται ) Πλαστική παραμόρφωση κεραμικών πολύ μικρή ανυπαρξία μηχανισμου αποτροπής/καθυστερησης μεγέθυνσης ρωγμών Μονοφασικά κεραμικά βαθμός μεγέθυνσης τάσεων : σ m = 2 σ 0 α ρ t 1/2 σ 0 - το ονομαστικό μέγεθος της εφαρμοζόμενης εφελκυστικής τάσης ρ t - η ακτίνα καμπυλότητας της αιχμής της ρωγμής α - μήκος επιφανειακής ρωγμής ή ήμισυ του μήκους εσωτερικής ρωγμής

6 Ο συντελεστής συγκέντρωσης τάσεων, Κ t = μετρό του βαθμού ενίσχυσης μιας εξωτερικά εφαρμοζόμενης τάσης στο άκρο της ρωγμής : Κ t = σ m σ 0 = 2 α ρ t 1/2 Κ t μεγαλυτερο για - αιχμηρές ( ρ t μικρό) ατέλειες - μεγαλυτέρου μήκους (α μεγαλο) ατέλειες Ανυψωτές τάσεων - επιφανειακές ή εσωτερικές ρωγμές (μικρορωγμές) - εσωτερικοί πόροι - εγκλείσματα - γωνίες κόκκων Υγρασία/ρυπαντες στην ατμόσφαιρα εισάγουν επιφανειακές ρωγμές σε γυάλινες ίνες

7

8 SEM Πορσελάνη Υαλώδης φάση Κόκκος χαλαζία Ρωγμή σε κόκκο χαλαζία Κόκκος πυρόλιθου Πόρος Βελόνες μουλίτη

9 Δυσθραυστοτητα Κ c = μέτρο αντίστασης του υλικού σε ψαθυρή θραύση όταν υφίσταται ρωγμή Κ Ιc κρίσιμος συντελεστής έντασης τάσης (η κρίσιμη δυσθραυστότητα) σε κατάσταση επίπεδης παραμόρφωσης σε ανοικτό τύπο εφαρμογής φορτίων σε ρωγμή Κ Ιc = Yσ πα Υ - αδιάστατη παράμετρος που εξαρτάται από τις διαστάσεις και την γεωμετρία τόσο της ρωγμής όσο και του δοκιμίου, και από τον τρόπο εφαρμογής του φορτίου σ - εφαρμοζόμενης τάση α - το ήμισυ του μήκους εσωτερικής ρωγμής

10 Κατω από ορισμένες συνθήκες, όταν Yσ πα < Κ Ιc θραύση κεραμικών υλικών μέσω αργής διάδοσης ρωγμών = στατική κόπωση η καθυστερημένη θραύση ( παραπλανητική χρήση του όρου «κόπωση» η θραύση χωρίς παρουσία κυκλικών τάσεων) - σε πυριτικούς υάλους, πορσελάνη, τσιμέντο Πόρτλαντ, κεραμικά υψηλής περιεκτικότητα σε αλουμίνιο, τιτανικό βάριο, αζωτούχο πυρίτιο Η καθυστερημένη θραύση ιδιαίτερα ευαίσθητη στις περιβαλλοντικές συνθήκες: στην υγρασία διάβρωση (διαλυτοποίηση του υλικού) υπό μηχανική τάση στα άκρα των ρωγμών - σ η διάρκεια εφαρμογής της τάσης πριν την θραύση

11 μεγάλη διαφοροποίηση/διασπορά στην αντοχή θραύσης για δοκίμια ίδιου κεραμικου υλικού Αιτία εξάρτηση της αντοχής θραύσης από την πιθανότητα ύπαρξης ατέλειας ικανής να ξεκινήσει μία ρωγμή - εξάρτηση της πιθανότητας ύπαρξης ατέλειας από : - τεχνική κατασκευής - επόμενη επεξεργασία - εξάρτηση της αντοχής θραύσης από μέγεθος/όγκο δοκιμίου (μεγαλύτερο δοκίμιο μεγαλύτερη πιθανότητα υπαρξης ατελειών)

12 Συχνότητα τιμών αντοχής θραύσης για τσιμέντο Portland SEM τσιμέντου: ανυδροι κόκκοί τσιμέντου ( φωτεινα τμηματα) πυριτική άμμος (γκρι) ενυδατωμένο τσιμέντο (γκρι μήτρα) Συχνότητα τιμών αντοχής θραύσης για νιτρίδιο πυριτίου

13 Στατιστικές θεωρίες - καθορίζουν τον κίνδυνο θραύσης από τα πειραματικά δεδομένα - δεν χρησιμοποιούνται η μέση τιμή και η παράγοντες ασφάλειας όπως στα μέταλλα Θλιπτικες τάσεις: δεν υπαρχει ενίσχυση της τάσης λόγω ατελειών ψαθυρά κεραμικά υλικά: αντοχη σε θλίψη πολυ μεγαλύτερη (x10) από την αντοχή σε εφελκυσμό παραμένουσες θλιπτικές τάσεις στην επιφάνεια (από θερμικη κατεργασια) αυξάνουν δραματικά την αντοχή θραύσης

14 ΘΡΑΥΣΤΟΓΡΑΦΙΑ ΤΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ Πρέπει να γνωρίζουμε την αιτία θραύσης κεραμικών ωστε να ληφθουν μέτρα για να ελαττωθει η πιθανότητα μελλοντικών ατυχημάτων Η ανάλυση αστοχίας εστιάζει στον καθορισμό θέσης-τύπου-πηγής ελαττώματος που προκαλεί ρωγμές Θραυστογραφική μελέτη : περιλαμβάνει εξέταση - τρόπου διάδοσης ρωγμών - χαρακτηριστικών της επιφάνειας που θράυεται είναι εφικτή - με απλό εξοπλισμό - μεγεθυντικό φακό - οπτικό στερεοσκόπιο χαμηλής ισχύος - με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σαρωσης (Scanning Electron Microscopy) για μεγαλύτερες μεγεθύνσεις

15 Μετά την πυρήνωση διάδοση ρωγμών επιτάγχυνση μέχρι κρίσιμη (τελική) ταχύτητα διάδοσης (για το γυαλί η κρίσιμη ταχύτητα = ταχύτητα του ηχου/2 ~ 2800 m/sec) διακλάδωση και σχηματισμός οικογένειας ρωγμών Σχηματική αναπαραστάση της έναρξης ρωγμών σε ψαθυρά κεραμικά υλικά και διαμορφώσεις που προέρχονται από : (α) φόρτιση λόγο πρόσκρουσης (σημείακη επαφή) (b) κάμψη (c) περιστροφική φόρτιση (d) εσωτερική πίεση

16 Η περιοχή της πυρήνωσης = το σημείο που συμβάλει το σύνολο των ρωγμών σ ο ρυθμός επιτάχυνσης των ρωγμών ο βαθμός των διακλαδώσεων Κατά την διάδοση, η ρωγμή αλληλεπιδρά με τη μικροδομή του υλικού - τη τάση - τα ελαστικά κύματα διακριτά χαρακτηριστικά στην επιφάνεια θραύσης πληροφορία για το σημείο έναρξης θραύσης και την φύση του ελαττώματος που δημιούργησε την ρωγμή Το μέγεθος του σ δείχνει κατά πόσο το υλικό ήταν ασθενές

17 Χαρακτηριστικά της επιφάνειας θραύσης Αρχικό στάδιο διάδοσης ρωγμής -> επιφάνεια θραύσης επίπεδη και λεία = κατοπτρική περιοχή - ύαλοι εξαιρετικά επίπεδη και πολύ ανακλαστική - πολυκρυσταλλικά κεραμικά επίπεδες κατοπτρικές περιοχές λιγότερο λείες, με κοκκώδη υφή - η εξωτερική περίμετρος της είναι περίπου κυκλική (με την έναρξη της ρωγμής στο κέντρο) ταχύτητα διάδοσης ρωγμών περιοχή ομίχλης = αμυδρή δακτυλιοειδής περιοχή - συχνά δεν διακρίνεται στα πολυκρυσταλλικά κεραμικά Περιοχή χαίτης η ρωγμή διακλαδίζεται, αλλάζει κατεύθυνση διάδοσης - σύνολο αυλακώσεων η γραμμών που διαδίδονται ακτινικά από την πηγή της ρωγμής - τέμνονται μεταξύ τους -> η θέση έναρξης ρωγμής

18 Χαίτη Ομίχλη Πηγή αστοχίας Ομαλή κατοπτρική περιοχή r m -> ποιοτική πληροφορία για το μέγεθος της τάσης σ f 1 r m Ελαστικά (ηχητικά) κύματα -> επιφανειακά χαρακτηριστικά = γραμμή Wallner - τοξοειδές σχήμα

19 Μικροφωτογραφία επιφάνειας θραύσης μιας ράβδου από τηγμένη πυρίτια

20 3. ΣΥΜΠΕΡΦΟΡΑ ΤΑΣΗΣ - ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗΣ Δοκιμές εφελκυσμού δεν εφαρμόζονται σε ψαθυρά κεραμικά υλικά: - δύσκολη παρασκευή δοκιμίων με την απαιτούμενη γεωμετρία - δύσκολη εφαρμογή αρπαγών χωρίς να σπάσει το δοκίμιο - τυπική τιμή παραμόρφωσης αστοχίας: μόλις 0.1% απαραίτητη η τέλεια ευθυγράμμιση για να αποφευχθουν τάσεις κάμψης

21 3.1 ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΔΟΚΙΜΗ ΚΑΜΨΗΣ Ραβδόμορφο δοκίμιο κυκλικής ή ορθογώνιας διατομής κάμπτεται μέχρι θραύσης με φόρτιση τριών ή τεσσάρων σημείων Μηχανή εγκάρσιας δοκιμής κάμψης με φόρτιση τριών σημείων Μηχανή εγκάρσιας δοκιμής κάμψης με φόρτιση τεσσάρων σημείων

22 Φόρτιση τριών σημείων Διατομή F L/2 L/2 d R b ορθογώνια κυκλική δ = εκτροπή μέσου πάνω επιφάνεια κατάσταση θλίψης κάτω επιφάνεια κατάσταση εφελκυσμού

23 Μέγιστη τάση εφελκυσμού κάτω επιφάνεια δοκιμίου κάτω από σημείο εφαρμογής φορτίου Δοκιμή κάμψης υποκατάστατο δοκιμής εφελκυσμου αφού : - αντοχή κεραμικών σε εφελκυσμό ~1/10 αντοχης σε θλίψη - θραύση στην επιφανεια του δοκιμίου υπο εφελκυσμο σ = Mc l, Μ = FL 4 η μέγιστη ροπή κάμψης c = d 2 η R απόσταση από το κέντρο του δοκιμίου προς τις l = b d3 12 η εξωτερικές ίνες πr4 4 ροπή αδράνειας της διατομής L απόσταση μεταξύ των σημείων στήριξης

24 Τάση θραύσης = καμπτική αντοχή, μέτρο ρήξης, αντοχή σε θραύση, αντοχή σε κάμψη σ fs = 3F fl 2bd 2 Δοκίμιο με ορθογώνια διατομη σ fs = F fl πr 3 Δοκίμιο κυκλικής διατομής F f - φορτίο στο σημείο θραύσης σ fs εξαρτάται από τον όγκο του δοκιμίου που υφίσταται τάση εφελκυσμού (μεγαλύτερος όγκος -> μεγαλύτερη πιθανότητας ύπαρξης ελαττώματος που παράγει ρωγμή -> μείωση στην αντοχή σε κάμψη) -> το μέγεθος αντοχής σε κάμψη > αντοχή σε εφελκυσμό (ο όγκος του δοκιμίου που εκτίθεται σε εφελκυσμό στην δοκιμή κάμψης < τον όγκο του δοκιμίου που εκτίθεται σε εφελκυσμό στην δόκιμη εφελκυσμού)

25 α Μερικά σταθεροποιημένη με Υ 2 Ο 3 σε αναλογία mol 3% b Τηγμένο, με πορώδες περίπου 5%

26 3.2 ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ Η ελαστική συμπεριφορά τάσηςπαραμόρφωσης για τα κεραμικά υλικά είναι όμοια με τα αποτελέσματα της δοκιμής εφελκυσμού για τα μέταλλα Συμπεριφορά τάσης-παραμόρφωσης μέχρι θραύσης για το οξείδιο του αλουμινίου και το γυαλί Γραμμική σχέση μεταξύ της τάσης και της παραμόρφωσης Η κλίση της ελαστικής περιοχής είναι το μέτρο ελαστικότητας Το οξείδιο του αλουμινίου και το γυαλί δεν υφίσταται πλαστική παραμόρφωση πριν τη θραύση

27 4. ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΛΑΣΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗΣ Θερμοκρασία δωματίου : στα περισσότερα κεραμικά υλικά - θραύση πριν από την έναρξη πλαστικής παραμόρφωσης Πλαστική παραμόρφωση κρυσταλλικών κεραμικών πλαστική παραμόρφωση μη κρυσταλλικών κεραμικών

28 4.1 ΠΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΕ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Πλαστική παραμόρφωση μέσω κίνησης διαταραχών (όπως στα μέταλλα) Δυσκολία στην ολίσθηση - αιτία για τη σκληρότητα και το ψαθυρό των κεραμικών Ιοντικοί δεσμοί : ιόντα ηλεκτρικά φορτισμένα -> ολίσθηση σε ορισμένες διευθύνσεις - ιόντα με όμοια φορτία έρχονται σε κοντινή απόσταση το ένα με το άλλο -> ηλεκτροστατική άπωση -> πολύ λίγα συστήματα ολίσθησης ( Μέταλλα : όλα τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα -> περισσότερα συστήματα ολίσθησης -> πολύ πιο εύκολη πλαστική παραμόρφωση ) Ομοιοπολικοί δεσμοί : (1) σχετικά ισχυροί δεσμοί (2) περιορισμένος αριθμός συστημάτων ολίσθησης (3) σύνθετες δομές των διαταραχών -> δύσκολη ολίσθηση -> ψαθυρά υλικά

29 4.2 ΠΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΕ ΜΗ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Μη κρυσταλλικά κεραμικά -> δεν υπάρχει κανονική διάταξη των ατόμων -> η πλαστική παραμόρφωση δεν πραγματοποιείται με κινήσεις διαταραχής Παραμόρφωση μέσω ιξώδους ροής = ίδιο τρόπο παραμόρφωση όπως στα υγρά Ο ρυθμός παραμόρφωσης είναι ανάλογος με την εφαρμοζόμενη τάση Εφαρμοζόμενη διατμητική τάση -> τα άτομα ή τα ιόντα ολισθαίνουν το ένα δίπλα στο άλλο -> δεσμοί μεταξύ ατόμων σπάνε και ξανασχηματίζονται Χωρίς προκαθορισμένο τρόπο ή κατεύθυνση κατά την οποία θα συμβεί η ολίσθηση

30 Ιξώδες (χαρακτηριστική ιδιότητα ιξώδους ροής) = μέτρο αντίστασης στην παραμόρφωση ενός μη κρυσταλλικού υλικού Ιξώδης ροή ενός υγρού - λόγω διατμητικών τάσεων που προέρχονται από δύο επίπεδες και παράλληλες πλάκες : Ιξώδες = εφαρμοζόμενη διατμητική τάσης τ / μεταβολή ταχύτητας dv κατά τη μετατόπιση dy με κατεύθυνση κάθετη προς τις πλάκες η = τ dv/dy = F/A dv/dy Μονάδες ιξώδους : - Poise (P) - Pa s 10 P = 1 Pa s

31 Τα υγρά - σχετικά χαμηλό ιξώδες (π.χ. Νερό σε T δωματίου η 10 3 Pa s ) Οι ύαλοι (γυαλιά) - ισχυροί δεσμοί μεταξύ ατόμων -> εξαιρετικά μεγάλο ιξώδες σε Τ περιβάλλοντος T -> τα μεγέθη των δεσμών ελαττώνονται -> η κίνηση ολίσθησης ( η ροή των ατόμων ή ιόντων ) διευκολύνεται -> μείωση του ιξώδους Η εξάρτηση του ιξώδους από τη θερμοκρασία στις υάλους

32 5. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΠΟΡΩΔΟΥΣ Κάποιες τεχνικές επεξεργασίας κεραμικών : το πρόδρομο υλικό σε μορφή σκόνης συμπίεση (μετασχηματισμός των σωματιδίων σκόνης στο επιθυμητό σχήμα) -> πόροι, ή κενοί χώροι, μεταξύ των σωματιδίων της σκόνης θερμική διεργασία -> μεγάλο μέρος του πορώδους εξαφανίζεται -> πάντα υπάρχει παραμένον πορώδες Μικροφωτογραφία ηλεκτρονικής σάρωσης μιας συμπαγούς πούδρας οξειδίου του αλουμινίου που πυροσυσσωματώθηκε στους C για 6 λεπτά

33 Κάθε παραμένουσα ποσότητα πορώδους - επιβλαβή επίδραση στις ελαστικές ιδιότητες και στην αντοχή Π.χ. Για ορισμένα κεραμικά υλικά : Ε = Ε 0 (1 1.9P + 0.9P 2 ) Ε - μέτρο ελαστικότητας Ε 0 - μέτρο ελαστικότητας του μη πορώδους υλικού P - ογκομετρικό κλάσμα του πορώδους Επίδραση του πορώδους στο μέτρο ελαστικότητας του οξειδίου του αλουμινίου σε Τ δωματίου

34 Το πορώδες - βλαπτική δράση στη αντοχή σε κάμψη : (1) οι πόροι ελαττώνουν την επιφάνεια διατομής κατά μήκος της οποίας εφαρμόζεται το φορτίο (2) δρουν ως ανυψωτές τάσεων - για ένα μεμονωμένο σφαιρικό πόρο, η εφαρμοζόμενη τάση εφελκυσμού μεγεθύνεται? φορές Πορώδες 10% κατ' όγκο μπορεί να μειώνει την αντοχή σε κάμψη κατά 50% σε σύγκριση με την αντίστοιχη τιμή του μη πορώδους υλικού Πειραματικά -> η αντοχή σε κάμψη ελαττώνεται εκθετικά με το κατ' όγκο κλάσμα του πορώδους Ρ σύμφωνα με τη σχέση : σ sf = σ 0 exp( np) σ 0, n - πειραματικές σταθερές

35 Επίδραση του πορώδους στην αντοχή σε κάμψη του οξειδίου του αλουμινίου σε Τ δωματίου

36 6. ΣΚΛΥΡΟΤΗΤΑ Τα κεραμικά υλικά είναι ψαθυρά : - μετρήσεις σκληρότητας -> ρηγματώσεις στις επιφάνειες από τους διεισδυτές -> ανακριβείς μετρήσεις Σφαιρικοί διεισδυτές ( δοκιμες Rockwell και Brinell) -> έντονες ρωγμές -> δεν χρησιμοποιούνται για τα κεραμικά υλικά Η σκληρότητα των κεραμικών υλικών μετρείται με τις τεχνικές Vickers και με διεισδυτές που έχουν πυραμιδοειδή σχήματα Για πολύ ψαθυρά κεραμικά, συχνά προτιμάται η δοκιμή Κηοορ HV και HK - όταν F ή το μέγεθος της κεφαλής - τελικά φτάνει σε μια σταθερή μέγιστη τιμή σκληρότητας ανεξάρτητη από το F ( διαφορετικό για κάθε κεραμικό υλικό)

37 Ιδεώδης δοκιμή σκληρότητας - μεγάλα φορτία κοντά στην μέγιστη τιμή - με μέγεθος που δεν δημιουργεί εκτεταμένες ρωγμές Τα πιο σκληρά γνωστά υλικά είναι κεραμικά -> χρησιμοποιούνται απόξεση ή χάραξη

38 7. ΕΡΠΥΣΜΟΣ Ερπυσμός <- έκθεση σε τάσεις (συνήθως θλιπτικές) σε αυξημένες θερμοκρασίες Η συμπεριφορά χρόνου-παραμόρφωσης ερπυσμού των κεραμικών - παρόμοια με εκείνη των μετάλλων Στα κεραμικά - ερπυσμός σε ψηλότερες θερμοκρασίες από τα μέταλλα Στα κεραμικά δοκιμές θλιπτικού ερπυσμού σε ψηλές θερμοκρασίες

39 8. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ, ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ & ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Ύαλοι Ύαλοι (γυαλιά) - οπτική διαφάνεια : παράθυρα, φακοί, υαλονήματα Υαλοκεραμικά υψηλές μηχανικές αντοχές, χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής - σκεύη φούρνου, επιτραπέζια σκεύη, τζάμια φούρνου, κεραμικές εστίες Προϊόντα πηλού δομικά : τούβλα, πλακάκια, σωλήνες αποχέτευσης λευκά κεραμικά σκεύη : πορσελάνη, επιτραπέζια σκεύη, πιατικά, είδη υδραυλικών

40 Πυρίμαχα πυρίμαχος πηλός, πυρίτια, βασικό πυρίμαχο, ειδικό πυρίμαχο αντιστέκονται στις υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να λιώνουν ή να διασπώνται, δεν αντιδρούν με βλαπτικά περιβάλλοντα, παρέχουν θερμική μόνωση εσωτερικές επενδύσεις φούρνων για επεξεργασία μετάλλων Υλικά εκτριβής σκληρότητα η αντίσταση στη φθορά, ιδιότητες πυρίμαχου υλικού διαμάντι, ανθρακούχο πυρίτιο, καρβίδιο του βολφραμίου, οξείδιο αλουμινίου, πυριτική άμμος Κονιάματα τσιμέντο, γαλλικός γύψος, ασβέστης ο χρόνος πήξης και η αντοχή εξαρτάται από την σύσταση τους

41 Ανθρακες Διαμάντι αδρανές χημικά, είναι το σκληρότερο, έχει το χαμηλότερο συντελεστή ολίσθησης από όλα τα στερεά, εξαιρετικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα, οπτικά διαφανές στην ορατή και την υπέρυθρη περιοχή ηλεκτρομαγνητικού φάσματος - τρυπάνια, πριόνια Γραφίτης πολύ ανισοτροπικό υλικό, πολύ μαλακός και φυλλώδης, μέτρο ελαστικότητας αρκετά μικρό, ο συντελεστής θερμικής διαστολής: μικρό και αρνητικό εντός επιπέδου του γραφένιου και μεγάλο και θετικός κάθετα στο επίπεδο του γραφενίου, οπτικά αδιαφανής - λιπαντικά, μολύβια, ηλεκτρόδια μπαταριών, σιαγώνες φρένων, θερμαντικά στοιχεία για ηλεκτρικούς φούρνους, ηλεκτρόδια ηλεκτροκόλλησης κτλ. Ίνες υψηλή αντοχή, υψηλό μέτρο ελαστικότητας, ΤS 2, 6 GPa - ενισχυτικά σε σύνθετα υλικά πολυμερούς μήτρας

42 Προηγμένα κεραμικά - Νανοσωματίδια άνθρακα - Φουλερένια ( C 60 ) : αντιοξειδωτικά, προϊόντα προσωπικής φροντίδας, βιοφαρμακευτικά, καταλύτες, οργανικές ηλιακές κυψέλες, μπαταρίες μακράς διάρκειας, υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας, μοριακούς μαγνήτες - Νανοσωλήνες άνθρακα : εξαιρετικά ισχυροί, άκαμπτοι, σχετικά όλκιμοι, ΤS 13, 53 GPa, αντοχή στην θραύση 5%, 20% - δομικές εφαρμογές, επίπεδες οθόνες τηλεόρασης και μόνιτορ υπολογιστών, αποδοτικότερες ηλιακές κυψέλες, θεραπείες του καρκίνου, βιουλικά, προστατευτικές θωρακίσεις - Γραφένιο : το ισχυρότερο γνωστό υλικό ( ~130 GPa), ο καλύτερος θερμικός αγωγός, χαμηλότερη ειδική ηλεκτρική αντίσταση (10-8 Ω m), διαφανές, χημικά αδρανές, μέτρο ελαστικότητας ~ 1TPa - οθόνες αφής, αγώγιμο μελάνι, διαφανείς μονωτές, δεξαμενές θερμότητας, τεχνητοί μύες, βιοαισθητήρες για ενζυμα και DNA

43 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ψαθυρή θραύση Συμπεριφορά τάσης παραμόρφωσης Μηχανισμοί πλαστικής παραμόρφωσης Επίδραση του πορώδους Σκληρότητα Ερπυσμός Ταξινόμηση και ιδιότητες