En kort historik om keramik och glas
Keramik är en av de äldsta industrierna som har funnits i tusentals år. När människan upptäckte att lera kunde hittas i överflöd och formas till föremål genom att först blandas med vatten och sedan brännas, föddes en nyckelindustri. Den äldsta kända keramiska artefakten är daterad så tidigt som 28 000 BCE (BCE = Before Common Era), under den sena paleolitiska perioden. Det är en statyett av en kvinna, kallad Venus av Dolní Věstonice, från en liten förhistorisk bosättning nära Brno i Tjeckien. På denna plats upptäcktes också hundratals lerfigurer föreställande djur från istiden i närheten av resterna av en hästskoformad ugn.
De första exemplen på keramik dök upp i Östasien flera tusen år senare. I Xianrendong-grottan i Kina har man hittat fragment av krukor daterade till 18 000-17 000 f.Kr. Man tror att användningen av keramik från Kina successivt spreds till Japan och den ryska regionen i Fjärran Östern, där arkeologer har hittat skärvor av keramiska artefakter daterade till 14 000 f.Kr.
Användningen av keramik ökade dramatiskt under den neolitiska perioden, i och med etableringen av bofasta samhällen som ägnade sig åt jordbruk och odling. Med början omkring 9 000 f.Kr. blev lerbaserad keramik populär som behållare för vatten och mat, konstföremål, kakel och tegel, och användningen spred sig från Asien till Mellanöstern och Europa. De tidiga produkterna torkades bara i solen eller brändes vid låg temperatur (under 1 000 °C) i rudimentära ugnar som grävdes ner i marken. Keramik var antingen enfärgad eller dekorerad genom att måla enkla linjära eller geometriska motiv.
Det är känt att människor redan omkring 7 000 f.Kr. använde sig av vassa verktyg tillverkade av obsidian, ett naturligt förekommande vulkaniskt glas. Den romerske historikern Plinius rapporterade att det första av människan tillverkade glaset tillverkades av misstag av feniciska köpmän 5 000 f.Kr. när de, när de vilade på en strand, placerade kokgrytor på natriumrika stenar i närheten av en eld. Värmen från elden smälte stenarna och blandade dem med sanden och bildade smält glas.
Arkeologer har inte kunnat bekräfta Plinius berättelse. I stället har man i Mesopotamien och Egypten upptäckt enkla glasföremål, till exempel pärlor, som kan dateras till 3 500 f.Kr. I början av bronsåldern tillverkades glaserad keramik i Mesopotamien. Det var dock inte förrän 1 500 f.Kr. som egyptierna började bygga fabriker för att skapa glasvaror för salvor och oljor.
Ett av de första genombrotten i tillverkningen av keramik var uppfinningen av hjulet, 3 500 f.Kr. Införandet av hjulet gjorde det möjligt att utnyttja hjulformningstekniken för att framställa keramiska artefakter med radiell symmetri.
Under tiden utvecklades den keramiska keramikens användning av alltmer genomarbetade målningar, så att dessa föremål så småningom blev genuina konstverk. Dekorationer innebar också användning av oxiderande och reducerande atmosfär under bränning för att uppnå speciella effekter. Grekiska attiska vaser från 600- och 500-talet f.Kr. anses vara toppen av denna utveckling.
Under hela 1500-talet e.Kr. (e.Kr. = gemensam tidsepok) förblev lergods den viktigaste klassen av keramiska produkter som tillverkades i Europa och Mellanöstern. Kineserna var de första som införde ugnar med hög temperatur som kunde nå upp till 1350 °C, och runt 600 e.Kr. utvecklade de porslin (ett material med mindre än 1 % porositet) av kaolinlera. Under medeltiden gjorde handeln via Sidenvägen det möjligt att introducera och sprida porslinet först i de islamiska länderna och senare i Europa, till stor del tack vare Marco Polos resor.
Under 1400-talet utvecklades de tidigaste masugnarna i Europa, som kunde nå upp till 1 500°C. De användes för att smälta järn och konstruerades till en början av naturmaterial. När syntetiska material med bättre motståndskraft mot höga temperaturer (så kallade eldfasta material) utvecklades på 1500-talet föddes den industriella revolutionen. Dessa eldfasta material skapade de nödvändiga förutsättningarna för att smälta metaller och glas i industriell skala samt för tillverkning av koks, cement, kemikalier och keramik.
Sedan dess har den keramiska industrin genomgått en djupgående förändring. Inte bara har traditionell keramik och glas blivit allestädes närvarande, utan under årens lopp har nya produkter utvecklats för att dra nytta av dessa materials unika egenskaper, t.ex. deras låga termiska och elektriska ledningsförmåga, höga kemiska beständighet och höga smältpunkt. Omkring 1850 introducerades de första elektriska isolatorerna av porslin, vilket inledde den tekniska keramikens era.
Efter andra världskriget har keramik och glas bidragit till tillväxten inom många tekniskt avancerade områden, bland annat elektronik, optoelektronik, medicinteknik, energi, fordonsindustrin, flyg- och rymdindustrin och rymdforskning. Dessutom har innovationer inom keramiska bearbetnings- och karaktäriseringstekniker gjort det möjligt att skapa material med skräddarsydda egenskaper som uppfyller kraven för specifika och skräddarsydda tillämpningar. Under de senaste åren har keramisk bearbetning fått ny kraft genom nanoteknik, vilket gör det möjligt för tillverkarna att introducera material och produkter med okonventionella egenskaper, t.ex. genomskinlig keramik, duktil keramik, hyperelastiska ben och mikroskopiska kondensatorer.
Alla dessa framsteg förväntas driva den globala keramik- och glasindustrin till att bli en marknad på nästan 1,1 biljoner dollar år 2023, en ökning från uppskattningsvis 800 miljarder dollar år 2018.
En sammanfattning av de mest relevanta milstolparna i keramikens och glasets historia finns i tabellen nedan.
År(er) | Utveckling |
---|---|
28 000 f.Kr. | Keramiska figurer används i ceremoniella syften. |
18 000 f.Kr. | Kinesisk keramik dyker upp. |
18 000 f.v.t. till 14 000 f.v.t. | Keramisk keramik sprids i Östasien. |
9 000 f.v.t. | Keramiska produkter, som vaser, tegelstenar och kakel, blir populära i Mellanöstern och Europa. |
7 000 f.v.t. | Skarpa verktyg tillverkade av naturligt glas dyker upp. |
5 000 f.v.t. | Foeniciska köpmän tillverkar möjligen det första glaset. |
3 500 BCE | Enkla glasföremål tillverkas i Mesopotamien och Egypten. |
3 500 f.v.t. | Hjulet uppfinns, vilket senare kommer att användas vid hjulformning av keramik. |
3 000 f.v.t. | Glaserad keramik tillverkas i Mesopotamien. |
1 500 f.v.t. | Egyptierna börjar bygga fabriker för tillverkning av glasföremål. |
700 f.v.t. | Keramisk keramik blir ett konstverk i det attiska Grekland. |
600 e.v.t. | 600 e.v.t. Kineserna inför porslin. |
1400-talet | Hög temperatur ugnar utvecklas i Europa för metallurgisk användning. |
1500-talet | Hög temperatur eldfasta material introduceras för att bygga ugnar för att tillverka stål, glas, keramik och cement, vilket banar väg för den industriella revolutionen. |
Mitten av 1800-talet | Elektriska isolatorer av porslin och glödlampor uppfinns. |
1920-talet | Höghållfast kvartsberikat porslin för isolatorer, tändstift av aluminiumoxid, glasrutor för bilar och keramiska kondensatorer introduceras. |
1940-talet | Forskning om magnetiska oxidmaterial (ferriter) och ferroelektriska material inleds. |
1950-talet | Keramiska kondensatorer baserade på bariumtitanat utvecklas. |
1960-talet | Aluminaisolatorer för spänningar över 220 kV introduceras och tillämpningar för karbider och nitrider utvecklas. Den första yttriumbaserade transparenta keramiken uppfinns. Bioglas upptäcks också. |
1970-tal | Partiellt stabiliserad zirkoniumoxid utvecklas. Högpresterande cellkeramiska substrat för katalysatorer och partikelfilter för dieselmotorer kommersialiseras. |
1980-tal | Keramiska högtemperatursupraledare utvecklas. |
1990-tal | Keramiska kretsar i flera skikt (sameldad lågtemperaturkeramik) kommersialiseras. Keramik med låg smältbarhet introduceras för tandproteser. De första whiskerförstärkta aluminiumoxidkompositerna tillverkas genom varmpressning. Polykristallina neodym-yttriumaluminiumgranater för fasta lasrar utvecklas. |
Slutet av 1990-talet | Nanoteknikinitiativ börjar spridas över hela världen. |
Slutet av 1990-talet | Robocasting-processen för 3D-utskrift av keramik utvecklas. |
2000-tal | Genom att skapa ZrB2/HfB2-baserade kompositer som klarar temperaturer på upp till 2 200 °C återupplivar NASA intresset för utveckling av keramik för ultrahöga temperaturer (UHTC) för tillverkning av hypersoniska flygplan och återanvändbara rymdfarkoster. |
2010 | Flera processer utvecklas för 3D-utskrift av teknisk keramik. År 2017 skapas det första hyperelastiska benet genom 3D-utskrift. |