Ceramica ( alt grecesc κέραμος - argilă) - materiale realizate din argile sau amestecurile acestora cu aditivi minerali (și uneori din alți compuși anorganici) sub influența temperaturii ridicate, urmată de răcire; precum și produse realizate din astfel de materiale [1] .
Într-un sens restrâns, cuvântul „ceramică” se referă la argila care a fost arsă .
Cea mai veche ceramică a fost folosită ca ceramică din lut sau amestecurile sale cu alte materiale. În prezent, ceramica este folosită ca material în industrie (inginerie, instrumentare, industria aviatică etc.), construcții, artă și este utilizată pe scară largă în medicină și știință. În secolul al XX-lea, au fost create noi materiale ceramice pentru a fi utilizate în industria semiconductoarelor și în alte domenii.
Materialele supraconductoare moderne de înaltă temperatură sunt și ceramice [2] .
În funcție de structură, se disting ceramica fină (ciobul [3] este vitros sau cu granulație fină) și grosieră (ciobul cu granulație grosieră). Principalele tipuri de ceramică fină sunt porțelanul , semiporțelanul , masele de lut-piatră , argila refractară , faianța , majolica . Principalul tip de ceramică brută este ceramica .
În plus, există ceramică cu carbură ( carbură de tungsten , carbură de siliciu ), alumină , zirconiu (pe bază de ZrO 2 ), nitrură (pe bază de AlN ) etc.
Porțelanul are o ciob dens sinterizat de culoare albă (uneori cu o nuanță albăstruie) cu absorbție scăzută de apă (până la 0,2%), la atingere produce un sunet melodic ridicat, în straturi subțiri poate fi translucid. Glazura nu acoperă marginea mărgelei sau baza piesei de porțelan. Materiile prime pentru porțelan sunt caolinul , nisipul , feldspatul și alți aditivi.
Faianta are un ciob alb poros cu o tentă gălbuie, porozitatea ciobului este de 9-12%. Datorită porozității ridicate, produsele de faianță sunt acoperite complet cu o glazură incoloră cu rezistență scăzută la căldură. Faianta este folosita pentru producerea de vesela de zi cu zi. Materia primă pentru producția de faianță este argila cu ardere albă cu adaos de cretă și nisip de cuarț.
Semi -portelanul din punct de vedere al proprietatilor ocupa o pozitie intermediara intre portelan si faianta, ciobul este alb, absorbtia de apa este de 3-5%, si este folosit la fabricarea vaselor.
Majolica are un ciob poros, absorbția de apă este de aproximativ 15%, produsele au suprafața netedă, luciu, grosimea mică a peretelui, sunt acoperite cu glazuri colorate și pot avea decorațiuni decorative în relief. Turnarea este folosită pentru a face majolice . Materiile prime sunt argile cu ardere albă (maiolica de faianță) sau argile cu ardere roșie (maiolica ceramică), luncile inundabile, creta , nisipul cuarțos .
Ceramica are o crock de culoare roșu-maro (se folosesc argile roșii care arde), porozitate ridicată, absorbție de apă de până la 18%. Produsele pot fi acoperite cu glazuri incolore, vopsite cu vopsele de argilă colorată - angobe .
Ceramica este cunoscută din cele mai vechi timpuri și este probabil primul material artificial creat de om. Se credea că apariția ceramicii este direct legată de tranziția unei persoane la un mod de viață stabilit, așa că sa întâmplat mult mai târziu decât coșurile . Mai recent, primele mostre de ceramică cunoscute nouă aparțineau epocii paleoliticului superior ( cultura Gravettiană ) [4] . Cel mai vechi obiect din lut copt datează din anii 29-25 milenii î.Hr. Aceasta este Venus Vestonice , păstrată în Muzeul Moravian din Brno [5] .
Găsite în 1993, ghivece din Peștera Xianzhendong din provincia Jiangxi din sud-estul Chinei au fost modelate acum 20-19 mii de ani [6] . Cioaburile dintr-un vas ascuțit găsit în Peștera Yuchanyan din provincia Hunan din sud-estul Chinei datează de acum 18,3-17,5 mii de ani [7] . Ceramica de pe râul Gromatukha (un afluent al râului Zeya ) în regiunea Amur a apărut c. acum 15,5 mii de ani [8] .
În culturile mezolitice , ceramica este folosită neregulat și în general într-o etapă târzie; Cele mai perfecte exemple de ceramică mezolitică sunt cunoscute în cultura Jomon din Japonia. În neolitic , ceramica devine un atribut integral al aproape tuturor culturilor arheologice (cu excepția perioadei celor mai vechi comunități agrare din neoliticul preolarit din Orientul Mijlociu, când trecerea la un mod de viață stabilit a avut loc înaintea multor alte inovații tehnologice).
Peter Jordan (Groningen, Olanda) consideră că ceramica s-a răspândit din două centre de inovare: Asia de Est (acum aproximativ 16.000 de ani ) și Africa de Nord (acum aproximativ 12.000 de ani ) [ 9] .
Cea mai veche ceramică (acum 12 mii de ani) din Rusia a fost găsită în Transbaikalia (la siturile arheologice ale culturii Ust-Kareng [10] ) și în Orientul Îndepărtat ( culturile Gromatukhinskaya , Osipovskaya , Selemdzhinskaya [11] ; vezi Neolitic siberian ) . Straturile inferioare ale așezării Rakushechny Yar din regiunea Rostov datează din a doua jumătate a mileniului al VII-lea î.Hr. [12] . Cultura Elshanskaya din regiunea Volga de Mijloc datează din 7 mii î.Hr. e.
Ceramica cu un strat gros de ceară vegetală și sediment gras din siturile libiene din Sahara Uan Afuda ( Uan Afuda ) și Takartori (Takarkori) datează din perioada 8200-6400 î.Hr. e. [13]
Inițial, ceramica era turnată manual. Invenția roții olarului în mileniul III î.Hr. ( Eneoliticul târziu - Epoca Bronzului timpuriu ) a făcut posibilă accelerarea și simplificarea semnificativă a procesului de turnare a produsului. În culturile precolumbiene ale Americii, ceramica nativă americană a fost făcută fără roată de olar până la sosirea europenilor.
Tipuri separate de ceramică s-au format treptat odată cu îmbunătățirea proceselor de producție, în funcție de proprietățile materiilor prime și de condițiile de prelucrare rezultate.
Cele mai vechi tipuri de ceramică sunt o varietate de vase, precum și spirale , greutăți de țesut și alte articole. Această ceramică de uz casnic a fost înnobilată în diferite moduri - relieful a fost aplicat prin ștanțare, trasare și elemente turnate. Vasele au primit culori diferite în funcție de metoda de tragere. Ele puteau fi lustruite, pictate sau pictate cu ornamente, acoperite cu o angobă, un strat lucios (ceramica greacă și romană Terra sigillata [14] ), glazură colorată („Hafnerceramics” a Renașterii).
Până la sfârșitul secolului al XVI-lea, în Europa a apărut majolica (în funcție de originea sa, numită adesea și faianță). Dispunând de o ciob poroasă de fier și var, dar masă de faianță albă, era acoperită cu două glazuri: unul opac cu un conținut ridicat de staniu și o glazură transparentă, lucioasă de plumb.
Decorul a fost pictat pe majolica pe glazura umeda inainte de arderea produsului la o temperatura de aproximativ 1000 ° C. Vopselele pentru vopsire au fost luate cu aceeași compoziție chimică ca și glazura , totuși, partea lor esențială era oxizii metalici care puteau rezista la temperaturi ridicate (așa-numitele vopsele refractare - albastru, verde, galben și violet). Începând cu secolul al XVIII-lea au început să fie folosite așa-numitele vopsele de muffle, care au fost aplicate pe glazura deja arsă. De asemenea, sunt folosite pentru pictura pe porțelan.
În secolul al XVI-lea s-a răspândit în Germania producția de ceramică din gresie. Alb (de exemplu, în Siegburg) sau vopsit (de exemplu, în Reren), un ciob foarte dens consta din argilă amestecată cu feldspat și alte substanțe. După arderea la o temperatură de 1200–1280 °C, gresie a devenit tare și practic neporoasă. Gresie roșie a fost produsă în Olanda, după modelul ceramicii chinezești, iar aceeași caracteristică se găsește în ceramica lui Böttger .
Gresie a fost făcută și de Wedgwood [15] [16] în Anglia. Faianța fină ca un fel special de ceramică cu un ciob poros alb acoperit cu glazură albă a apărut în Anglia în prima jumătate a secolului al XVIII-lea. Faianta, in functie de rezistenta ciobului, se imparte in faianta moale subtire cu un continut ridicat de var, faianta medie cu un continut mai scazut de var si faianta tare fara var deloc. Acest ultim ciob seamănă adesea cu gresie sau porțelan ca compoziție și rezistență .
Otis Tufton Mason a descris tehnicile de țesut de coșuri ale indienilor americani [17] și a arătat, de asemenea, cum a fost folosit coșul ca bază pentru realizarea fundului borcanului [18] .
O ramură notabilă a ceramicii urbane antice rusești a fost fabricarea de ustensile glazurate. Mostre ale acestuia se găsesc de obicei în timpul săpăturilor din orașe, este aproape absent în așezările rurale și foarte puțin în compoziția movilelor funerare. Ceramica glazurată din producția rusă antică de la sfârșitul secolelor X-XI este concentrată în principal în orașele din sudul Rusiei - Kiev, Cernigov, Vyshgorod. Lyubech, adică în cele mai vechi centre ale statului rus antic. În Rusia antică, în cea mai mare parte se foloseau forje de ceramică cu două niveluri (nivelul inferior, cuptorul era îngropat în pământ), dar existau și cele cu un singur nivel.
Primul pas în fabricarea directă a unui vas este proiectarea începutului. A. A. Bobrinsky, pe baza materialelor arheologice și etnografice din istoria ceramicii est-europene, a identificat 4 programe pentru construirea începuturilor [19] [20] [21] :
În timpul săpăturilor lui M.K. Karger în moșia Sofia Kievskaya , împreună cu ceramica circulară obișnuită din secolul al XI-lea, au fost găsite fragmente de vase de lut alb glazut, asemănătoare cu mâncărurile bizantine cu ornamente ștampilate, dar destul de ciudate: caracteristica „șină- marginea în formă de” din bucate bizantine (IX—XI ) înlocuită de o margine îndoită orizontal; vasele sunt acoperite cu pete de glazură verde - aceasta este o imitație a mostrelor bizantine. Originea rusă a acestor feluri de mâncare este fără îndoială: sunt făcute din materii prime locale. Imitaţia ceramicii bizantine este însă caracteristică doar primilor maeştri ai irigaţiilor din Rus'. Masa principală de feluri de mâncare de lut alb este similară ca formă cu ceramica circulară obișnuită a orașelor antice rusești: acestea sunt ulcioare și oale de diferite forme.
Fragmente de ulcioare smălțuite cu lut alb au fost găsite în straturi din secolul al XI-lea la Kiev în timpul săpăturilor de lângă Catedrala Sf. Sofia, pe teritoriul Lavrei Kiev-Pechersk, în Vyshgorod, Gorodsk, Lyubech, Chernigov. Corpul lor sferic-alungit era despărțit de gât printr-o rolă turnată [22] .
Vasele de irigare repetă mâncărurile simple de atunci. De obicei, acestea sunt ghivece mici cu o margine dreaptă sau ușor curbată. O caracteristică a ceramicii de argilă albă este o glazură densă, opaca, verde strălucitor, mai rar galben. Astfel de feluri de mâncare au fost găsite în cantitate mică în Vyshgorod, Chernigov, Gorodsk, în satul Volossky, regiunea Dnepropetrovsk.
Ceramica glazurată cu lut alb este încă relativ mică. Încă din secolul al XII-lea, în multe orașe din Rus', au început să facă mâncăruri smălțuite din argile locale care arde cu lumină, care, după ardere, dau un ciob cenușiu. Acolo unde o astfel de argilă nu era disponibilă, s-a folosit argilă roșie. Înainte de a aplica irigarea, vasul a fost acoperit cu angobă - un strat de lut mai ușor decât cel principal.
În Novgorod există și mâncăruri glazurate. Se distinge prin udare pete, verde cu pete galbene sau maro. Acestea sunt în principal oale, similare ca formă cu ustensilele din Novgorod din secolele XII-XIII. Cele mai vechi dintre ele se găsesc și în straturile din secolele XI-XII. Ceramica cu aceeași glazură pete a continuat să existe în secolele al XIV-lea și al XVII-lea: acestea sunt oale, vărsător, jucării. Nu s-a pierdut în Novgorod și metoda de obținere a glazurilor cu un luciu metalic; pe lângă ouăle de Paști (Makarova T.I., 1966. C, 141-145), aici în secolele XII-XIII. au produs plăci cu vopsea supraglazuită de tip Belgorod, de care se deosebesc prin nuanța albăstruie sau roșiatică a fundalului și luciul metalic al glazurii.
Descoperirile din Beloozero dau o idee despre ceramica glazurată din regiunile de nord ale Rusiei. Împreună cu ceramica importată de la Kiev, aici au fost găsite vase destul de ciudate cu pereți subțiri, cu glazură lichidă pete verzi, ouă de Paște, zăngănitoare și oase de abac (Golubeva L.A. 1973. P. 167-169. Fig. 60, 2, 3).
Conform descoperirilor din Novgorod, este clar că tradițiile de irigare după secolul al XIII-lea. nu s-au pierdut. Acest lucru este confirmat și de materialele din Moscova și regiunea Moscovei. În straturile Moscovei din perioada pre-mongolă, există fragmente individuale de ceramică smălțuită din lut cenușiu ... Probabil că producția de ceramică smălțuită la Moscova a fost suficient dezvoltată deja la mijlocul secolului al XIV-lea. Rolul tradițiilor Kievene în ea este neîndoielnic (Avdusina T.D., Vladimirskaya Y.S., Panova T.D. 1984, pp. 48-50).
Invazia mongolo-tătară a influențat dezvoltarea culturii antice ruse. Istoria ceramicii a fost împărțită într-una paneuropeană în Marele Ducat al Lituaniei, Rus' Zhemoytsky și altele, și în Moscovia, trecându-se din regiunile sudice către orașele de graniță de nord și de vest. În ținuturile Moscovei, arta cu faianță a Rusiei Antice a fost distrusă, multe lucrări ale olarilor ruși din secolele IX-XII au pierit. De exemplu, amforele cu două mânere, lămpile verticale, arta smalțului cloisonne, glazura (cel mai simplu este galben, a supraviețuit doar în Novgorod), au dispărut, ornamentul a devenit mai simplu.
În secolele XIII-XIV , țiglele de furnici , folosite pentru acoperișurile bisericilor ortodoxe, au devenit larg răspândite în Pskov . Probabil că a dat naștere plăcilor simple de fațare, iar apoi plăcilor cu model și rumpa pentru fixarea în pereții de zidărie.
Pe teritoriul Mănăstirii Sfânta Adormire Pskov-Pechersky s-au păstrat monumente unice de ceramică smălțuită - mai mult de o sută de pietre funerare antice ale călugărilor (ceramide) încorporate în pereții galeriilor subterane. Ajungând la o înălțime medie de 45-60 cm și având o lățime de 30-40 cm, sunt realizate din lut copt cu glazură verde închis. Cantitatea și calitatea artistică înaltă a produselor mărturisesc faptul că producția de ceramică a înflorit în mănăstire din cele mai vechi timpuri. Ceramidele pentru prima dată în Rus' au început să fie făcute tocmai în regiunea Pskov în secolul al XVI-lea. Mănăstirea avea un atelier special de olărit.
Ceramica din Pskov, cum ar fi vesela, este recunoscută după forma sa. Arta maeștrilor din Pskov s-a manifestat în mod clar în fabricarea ceramicii decorative. [23]
O direcție separată a ceramicii rusești, și apoi moderne rusești, este Gzhel (numit după oraș). Aceste produse sunt executate în stil alb și albastru.
Materialele ceramice inițiale sunt opace datorită particularităților structurii lor. Cu toate acestea, sinterizarea particulelor de dimensiuni nanometrice a făcut posibilă crearea de materiale ceramice transparente cu proprietăți (gama de lungimi de undă de radiație de funcționare, dispersie, indice de refracție) care se află în afara intervalului standard de valori pentru ochelarii optici .
Nanoceramica este un material ceramic nanostructurat (ing. nanoceramics) - un material compact pe bază de oxizi, carburi, nitruri, boruri și alți compuși anorganici, format din cristalite (granule) cu o dimensiune medie de până la 100 nm [24] . Nanoceramica este utilizată pentru producția de ceramică blindată [25] , lămpi generatoare de microunde , substraturi pentru dispozitive semiconductoare, izolatoare pentru camere cu arc de vid, dispozitive semiconductoare de putere și tuburi intensificatoare de imagine în dispozitivele de vedere pe timp de noapte.
Schema tehnologică pentru producția de plăci ceramice include următoarele faze principale:
Materiile prime pentru masele ceramice sunt împărțite în plastic ( argile și caolini ) și non-plastic. Aditivii de șamotă și cuarț reduc contracția produselor și probabilitatea de fisurare în etapa de turnare. Plumbul roșu și boraxul sunt folosite ca formatori de sticlă .
Pregătirea slipului se realizează în trei etape:
Transportul de la depozitul de materii prime se realizeaza cu ajutorul unui incarcator pana la buncile de primire. De unde este trimis de-a lungul transportorului fie la o moară cu bile (pentru măcinare), fie la turbo-solvenți (pentru dizolvarea argilei și caolinului)
Glazurile sunt aliaje lucioase topite pe un ciob ceramic cu un strat de 0,12-0,40 mm grosime. Glazura se aplică pentru a acoperi crock-ul produsului cu un strat dens și neted, precum și pentru a da produsului cu o crock densă de rezistență sporită și aspect atractiv, pentru a garanta proprietățile dielectrice și pentru a proteja decorul de influențele mecanice și chimice.
Compozitia glazura include zircon macinat fin , creta , var . Glazura gata este încărcată într-unul dintre recipientele stabilite de tehnolog. Se trece de mai multe ori prin site vibrante și capcane magnetice pentru a îndepărta impuritățile metalice, a căror prezență în glazură poate duce la formarea de defecte în timpul producției. În compoziție se adaugă lipici, iar glazura este trimisă la linie.
Înainte de turnare, slipul este încărcat într-unul dintre containere. Se folosesc pe rând trei recipiente (schimbându-se aproximativ o dată pe zi) pentru un anumit stand. Forma se curăță în prealabil de reziduurile de alunecare după turnarea anterioară, se tratează cu apă de alunecare și se usucă.
Slipul se toarnă în forme uscate. Formularele sunt concepute pentru 80 de completări. La formare, se utilizează o metodă în vrac. Forma absoarbe o parte din apă, iar volumul alunecării scade. Slip este adăugat în matriță pentru a menține volumul necesar.
După întărire, produsele sunt uscate, se efectuează respingerea primară a produselor (fisuri, deformații).
După turnare, produsele merg la atelierul de prelucrare manuală.
După aplicarea glazurii, produsul este trimis la cuptor pentru ardere. Cuptorul este echipat cu un modul de pre-uscare, camere de îndepărtare a prafului și suflare. Tratamentul termic se efectuează la o temperatură de 1230 de grade, lungimea cuptorului este de aproximativ 89 de metri. Ciclul de la încărcare până la descărcarea căruciorului este de aproximativ o zi și jumătate. Arderea produselor în cuptor are loc în timpul zilei.
După ardere, se efectuează sortarea: împărțirea în grupuri de produse similare, detectarea defectelor. Dacă defectele sunt înlăturabile, acestea sunt trimise spre revizuire și îndepărtate manual la locul de restaurare. În caz contrar, produsul este considerat defect.