Keramik

Philip hat sich für einen Töpferkurs angemeldet, und dies ist sein erstes Projekt. Er verwendet nassen Ton, der weich und formbar ist, und formt daraus einen Teller. Sobald Philip mit der Form seines Tellers zufrieden ist, stellt er ihn in einen speziellen Ofen, Brennofen genannt. Die Hitze entwässert und härtet den Ton, verwandelt ihn in Keramik. Seit Jahrtausenden stellen Menschen Keramik auf diese Weise her.

In den letzten paar hundert Jahren haben wir auch neue Wege zur Herstellung von Keramik entwickelt. Keramik ist heute ein sehr weit gefasster Begriff, der sich auf viele solide, von Menschenhand hergestellte Materialien bezieht. In den Materialwissenschaften werden Keramiken als eine Gruppe von Materialien definiert, die nichtmetallisch und anorganisch sind. Das bedeutet, dass sie chemisch keine Metalle sind, und keine organischen Verbindungen auf Kohlenstoffbasis enthalten. Aber sie könnten Atome aus metallischen Elementen oder Kohlenstoff enthalten.

Tatsächlich sind viele Keramiken Verbindungen eines metallischen Elements, zum Beispiel Aluminium oder Magnesium, kombiniert mit einem anderen nichtmetallischen Element, wie Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff. Viele Keramikarten werden aus natürlich vorkommenden Rohstoffen hergestellt, wie verschiedene Arten von Ton und Mineralien. Keramik wird durch Mischen und Formen von Rohstoffen und der anschließenden Erhitzung auf sehr hohe Temperaturen hergestellt. Bei diesem Brennvorgang werden Atome neu angeordnet, bilden eine kristalline Struktur und härten das Material aus. Die chemische Zusammensetzung und Struktur von Keramik bestimmt ihre Eigenschaften.

Keramiken sind im Allgemeinen sehr hart und steif. Das macht sie gut für viele verschiedene Anwendungen, von Industriewerkzeugen bis hin zu Bechern und Tellern. Gleichzeitig kann Keramik sehr spröde sein. Keramik eignet sich auch hervorragend als Baumaterial, beispielsweise in Ziegeln und Dachziegeln. Das liegt daran, dass Keramik robust ist und Druckkräften sehr gut standhalten, damit sie viel Gewicht tragen können.

Sie halten auch rauen Bedingungen stand, weil sie nicht leicht korrodieren, und meist nicht von Wasser durchdrungen werden – Sie sind nicht porös. Manche Keramikarten sind porös, diese werden aber oft vor dem Brennen mit Glasur überzogen. Dadurch entsteht eine wasserabweisende Beschichtung, wie auf Küchenutensilien oder Badezimmerfliesen. Keramik ist auch hitzebeständig, und hat einen sehr hohen Schmelzpunkt. Deshalb, sind viele Pfannen und Backformen aus Keramik.

Tatsächlich hält Keramik Temperaturen stand, die viel höher sind, als die Temperaturen in einem normalen Ofen. Keramik wird in den Schutzschilden von Raumfähren verwendet, um zu verhindern, dass sie in der Atmosphäre verbrennen. Die meisten Keramiken leiten den Strom sehr schlecht oder gar nicht, daher werden sie auch oft in der elektrischen Isolierung verwendet. Aber andere sind Halbleiter. Diese Keramikarten werden zur Herstellung von Teilen für elektronische Geräte verwendet.

Keramik hat einen langen Weg zurückgelegt, von einfachen gebrannten Tonobjekten bis hin zu fortschrittlichen technischen Werkstoffen. Und Wissenschaftler und Ingenieure entwickeln immer bessere Keramiken und experimentieren mit ihren verschiedenen Eigenschaften. Wer weiß, was für neue spannende Anwendungen sie in der Zukunft finden werden!