Krótka historia ceramiki i szkła

paź 2, 2021
admin

Ceramika jest jedną z najbardziej starożytnych gałęzi przemysłu, sięgającą tysiące lat wstecz. Kiedy ludzie odkryli, że glina może występować w obfitości i może być formowana w przedmioty poprzez mieszanie z wodą, a następnie wypalanie, narodził się kluczowy przemysł. Najstarszy znany artefakt ceramiczny datowany jest na 28 000 lat p.n.e. (BCE = Before Common Era), w okresie późnego paleolitu. Jest to figurka kobiety, nazwana Wenus z Dolnych Věstonic, pochodząca z małej prehistorycznej osady w pobliżu Brna, w Republice Czeskiej. W tym miejscu, setki glinianych figurek reprezentujących zwierzęta z epoki lodowcowej zostały również odkryte w pobliżu pozostałości pieca w kształcie podkowy.

Pierwsze przykłady ceramiki pojawiły się w Azji Wschodniej kilka tysięcy lat później. W jaskini Xianrendong w Chinach znaleziono fragmenty garnków datowanych na 18 000-17 000 lat p.n.e. Uważa się, że z Chin użycie ceramiki sukcesywnie rozprzestrzeniało się na Japonię i rosyjski Daleki Wschód, gdzie archeolodzy znaleźli odłamki ceramicznych artefaktów datowanych na 14 000 lat p.n.e.

Użycie ceramiki gwałtownie wzrosło w okresie neolitu, wraz z powstaniem osiadłych społeczności zajmujących się rolnictwem i hodowlą. Począwszy od około 9000 r. p.n.e., ceramika na bazie gliny stała się popularna jako pojemniki na wodę i żywność, przedmioty sztuki, płytki i cegły, a ich zastosowanie rozprzestrzeniło się z Azji na Bliski Wschód i Europę. Wczesne wyroby były po prostu suszone na słońcu lub wypalane w niskiej temperaturze (poniżej 1000°C) w prymitywnych piecach wkopanych w ziemię. Ceramika była monochromatyczna lub zdobiona poprzez malowanie prostych motywów liniowych lub geometrycznych.

Wiadomo, że około 7000 lat p.n.e. ludzie używali już ostrych narzędzi wykonanych z obsydianu, naturalnie występującego szkła wulkanicznego. Rzymski historyk Pliniusz doniósł, że pierwsze szkło wytworzone przez człowieka zostało przypadkowo wyprodukowane przez fenickich kupców w 5000 r. p.n.e., kiedy to podczas odpoczynku na plaży umieścili garnki do gotowania na bogatych w sód skałach w pobliżu ognia. Ciepło z ognia roztopiło skały i zmieszało je z piaskiem, tworząc stopione szkło.

Archeolodzy nie byli w stanie potwierdzić relacji Pliniusza. Zamiast tego, proste szklane przedmioty, takie jak koraliki, zostały odkryte w Mezopotamii i Egipcie datowane na 3500 lat p.n.e. Na początku epoki brązu w Mezopotamii produkowano glazurowaną ceramikę. Jednak dopiero 1500 lat p.n.e. Egipcjanie zaczęli budować fabryki, aby tworzyć szklane naczynia na maści i oleje.

Jednym z pierwszych przełomów w produkcji ceramiki było wynalezienie koła, w 3500 roku p.n.e.. Wprowadzenie koła pozwoliło na wykorzystanie techniki formowania na kole do produkcji ceramicznych artefaktów o symetrii promienistej.

W międzyczasie ceramika ewoluowała w wykorzystaniu coraz bardziej wyszukanych malowideł, tak że obiekty te w końcu stały się prawdziwymi dziełami sztuki. Dekoracje obejmowały również wykorzystanie utleniającej i redukującej atmosfery podczas wypalania, aby osiągnąć specjalne efekty. Greckie wazy attyckie z 6. i 5. wieku p.n.e. są uważane za wierzchołek tej ewolucji.

Throughout 16 wieku CE (CE = Common Era), wyroby gliniane pozostały główną klasą produktów ceramicznych produkowanych w Europie i na Bliskim Wschodzie. Chińczycy jako pierwsi wprowadzili piece do wypalania w wysokiej temperaturze, zdolne do osiągnięcia nawet 1350°C, a około 600 roku naszej ery opracowali porcelanę (materiał o porowatości mniejszej niż 1%) z glinki kaolinowej. W średniowieczu handel za pośrednictwem Jedwabnego Szlaku pozwolił na wprowadzenie i rozpowszechnienie porcelany w krajach islamskich, a później w Europie, w dużej mierze dzięki podróżom Marco Polo.

W XV wieku w Europie opracowano najwcześniejsze wielkie piece, zdolne do osiągnięcia temperatury 1500°C. Były one używane do topienia żelaza i wytopu żelaza. Służyły one do wytopu żelaza i początkowo były budowane z materiałów naturalnych. Kiedy w XVI wieku opracowano materiały syntetyczne o większej odporności na wysokie temperatury (zwane materiałami ogniotrwałymi), narodziła się rewolucja przemysłowa. Te materiały ogniotrwałe stworzyły warunki niezbędne do topienia metali i szkła na skalę przemysłową, a także do produkcji koksu, cementu, chemikaliów i ceramiki.

Od tego czasu przemysł ceramiczny przeszedł głęboką transformację. Nie tylko tradycyjna ceramika i szkło stały się wszechobecne, ale z biegiem lat opracowano nowe produkty, aby wykorzystać unikalne właściwości tych materiałów, takie jak niska przewodność cieplna i elektryczna, wysoka odporność chemiczna i wysoka temperatura topnienia. Około 1850 roku pojawiły się pierwsze porcelanowe izolatory elektryczne, rozpoczynając erę ceramiki technicznej.

Po II wojnie światowej ceramika i szkło przyczyniły się do rozwoju wielu zaawansowanych technologicznie dziedzin, w tym elektroniki, optoelektroniki, medycyny, energetyki, motoryzacji, lotnictwa i eksploracji kosmosu. Ponadto, innowacje w zakresie przetwarzania ceramiki i technik charakteryzacji umożliwiły tworzenie materiałów o dostosowanych właściwościach, które spełniają wymagania konkretnych i niestandardowych zastosowań. W ostatnich latach przetwarzanie ceramiki zyskało nowy wigor dzięki nanotechnologii, która pozwala producentom na wprowadzenie materiałów i produktów o niekonwencjonalnych właściwościach, takich jak ceramika przezroczysta, ceramika ciągliwa, kości hiperelastyczne i mikroskopijne kondensatory.

Wszystkie te postępy mają napędzać globalny przemysł ceramiczny i szklany, aby stać się rynkiem o wartości prawie 1,1 biliona dolarów w 2023 roku, w górę z szacowanych 800 miliardów dolarów w 2018 roku.

Podsumowanie najistotniejszych kamieni milowych w historii ceramiki i szkła przedstawiono w poniższej tabeli.

Rok(y) Rozwój
28 000 p.n.e. Postaci ceramiczne są używane do celów ceremonialnych.
18 000 p.n.e. Występuje chińska ceramika.
18 000 p.n.e. do 14 000 p.n.e. Ceramika rozprzestrzenia się w Azji Wschodniej.
9 000 p.n.e. Wyroby ceramiczne, takie jak wazy, cegły i płytki, stają się popularne na Bliskim Wschodzie i w Europie.
7 000 p.n.e. Pojawiają się ostre narzędzia wykonane z naturalnego szkła.
5 000 p.n.e. Kupcy feniccy prawdopodobnie wytwarzają pierwsze szkło.
3 500 p.n.e. Proste szklane przedmioty są wytwarzane w Mezopotamii i Egipcie.
3,500 p.n.e. Wynaleziono koło, które później zostanie zastosowane do formowania ceramiki na kole.
3,000 p.n.e. Glazurowana ceramika jest produkowana w Mezopotamii.
1 500 p.n.e. Egipcjanie zaczynają budować fabryki do produkcji wyrobów szklanych.
700 p.n.e. Garncarstwo ceramiczne staje się dziełem sztuki w Grecji attyckiej.
600 p.n.e. 600 p.n.e. Chińczycy wprowadzają porcelanę.
1400 lat W Europie powstają piece wysokotemperaturowe do zastosowań metalurgicznych.
1500 lat Wysokotemperaturowe materiały ogniotrwałe zostają wprowadzone do budowy pieców do wyrobu stali, szkła, ceramiki i cementu, co otwiera drogę do rewolucji przemysłowej.
Połowa XIX wieku Wynalezione zostają porcelanowe izolatory elektryczne i żarówki.
Lata dwudzieste XX wieku Wprowadzona zostaje wysokowytrzymała porcelana wzbogacona kwarcem do izolatorów, świece zapłonowe z tlenku glinu, szklane okna samochodowe i kondensatory ceramiczne.
1940s Rozpoczynają się badania nad tlenkowymi materiałami magnetycznymi (ferrytami) i materiałami ferroelektrycznymi.
1950s Opracowywane są kondensatory ceramiczne na bazie tytanianu baru.
1960s Wprowadzono izolatory z tlenku glinu na napięcia powyżej 220 kV oraz opracowano zastosowania dla węglików i azotków. Wynaleziona zostaje pierwsza przezroczysta ceramika na bazie tlenku itru. Odkryty zostaje również bioklaz.
1970s Opracowany zostaje częściowo stabilizowany cyrkon. Skomercjalizowano wysokowydajne komórkowe podłoża ceramiczne do katalizatorów i filtrów cząstek stałych do silników wysokoprężnych.
1980s Rozwijane są ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe.
1990s Skomercjalizowano wielowarstwowe obwody ceramiczne (niskotemperaturowa ceramika współwypalana). Wprowadzono ceramikę niskotopliwą dla protez dentystycznych. Pierwsze kompozyty tlenku glinu wzmocnione wiskerami są wytwarzane przez prasowanie na gorąco. Opracowano polikrystaliczne neodymowo-tytrowe granaty aluminiowe do laserów półprzewodnikowych.
Późne lata dziewięćdziesiąte Inicjatywy nanotechnologiczne zaczynają się mnożyć na całym świecie.
Późne lata dziewięćdziesiąte Opracowano proces odlewania robotów do druku 3D ceramiki.
Lata 2000 Dzięki stworzeniu kompozytów na bazie ZrB2/HfB2, które wytrzymują temperatury do 2200°C, NASA wznawia zainteresowanie rozwojem ceramiki ultrawysokotemperaturowej (UHTC) do produkcji samolotów hipersonicznych i pojazdów kosmicznych wielokrotnego użytku.
2010s Różne procesy są opracowywane do druku 3D ceramiki technicznej. W 2017 roku powstaje pierwsza hiperelastyczna kość za pomocą druku 3D.

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.