İleri Teknoloji Seramikleri
Bunlara yeni veya modern seramiklerde denir. Bu tür seramikler genelde arı bileşikler olup başlıca oksitler,karbürler ve nitrürlerden oluşurlar. Bunların iyonsallık ve kovalanlık nitelikleri bileşimlerindeki elemanların elektro negatiflik dereceleri arasındaki farka bağlıdır. Örneğin MgO %73 iyonsal ve %20 kovalan, SiO2 %51 iyonsal ve %49 kovalan, SiC ise %11 iyonsal ve %89 kovalan eğilimlidir. Yüksek mukavemet ,rijitlik ve sertlik , aşınmaya kimyasal etkilere ve yüksek sıcaklıklara dayanıklılık, boyutlarda kararlılık gibi üstün özellikleri nedeniyle uçak ve uzay endüstrisinde son yıllarda büyük ölçüde kullanılmaktadırlar. Bazı seramikler yarı iletkendirler , dielektrik , piezoelektrik , manyetik ve süper iletkenlik özelliklerine sahip olduklarından elektronik endüstrisinde çok değişik amaçlarda kullanılırlar. Arı bileşiklerde oluşan ileri teknoloji seramikler oksitler, karbürler ve nitrürler olmak üzere üç gruba ayrılırlar.Al2O3 , TİO3 , BaTiO3 , SiC , WC, ve Si3N4 bunlara birer örnek olarak gösterilebilir. Genellikle toz halinde arı maddeler yüksek sıcaklıkta preslenerek şekillendirilirler. Preslenme sırasında difüzyonla parçacıklar birbirine kaynar , sürekli , boşluksuz bir kristal yapıya dönüşürler. Çok sert ve gevrek olduklarından içlerinde mevcut boşluk ,çatlak ve benzeri kusurlar mukavemeti büyük ölçüde azaltır, bu nedenle büyük özenle üretilmeleri gerekir.
İleri teknoloji seramiklerinin ergime sıcaklıkları çoğunlukla 2000oC’ın üzerindedir. Özellikle yüksek sıcaklığa ve aşınmaya dayanıklılık istenen yerlerde kullanılır. Bunların içinde Al2O3 (alümina) en geniş uygulama alanına sahiptir. Kesici takım , buji izolatörü , koruyucu zırh , motor parçaları , yapay kemik , entegre devre altlığı ,gibi değişik amaçlar da kullanılır. Kırılma tokluğu yüksek , aşınmaya ve yüksek sıcaklığa dayanıklı kısmen dönüşmüş zirkonya (ZrO2) ile soğutma ve yağlama gerektirmeyen motor parçaları üretilmeye elverişlidir. WC yüksek kesme hızlı takım olarak kullanılır. Tablo 1 de bazı ileri teknoloji seramiklerinin özellikleri verilmiştir.
Malzeme Özgül ağırlık Mg/m3 Basınç muk. MPa Eğme muk. MPa Elastite Mod.MPa Ergime sıcaklığı oC
Al2O2 3,9 3000 300-400 390000 2050
SiC 3,2 2000 200-500 414000 2500
Si3N4 3,2 1200 300-850 304000 1900
ZrO2 5,6 2000 200-500 138000 2570
o Geleneksel seramiklerle teknik seramikler arasındaki temel fark Beklenen özelliklerden en az bir özelliği kuvvetli olarak bekleniyorsa (sertlik , yalıtkanlık , mukavemet …) bu teknik seramiklere girer.
o Özel bir uygulama alanı olmalıdır.
o Cam ve refrakterler de geleneksel ve teknik olarak ayrılır.
o Teknik seramikler ikiye ayrılır:Yapısal teknik seramikler
Fonksiyonel teknik seramikler
Teknik Seramiklerin Üretimi
Hammadde Hazırlanması
o Teknik seramikler kesinlikle plastik değildirler.
o Hammadde açısından saf, sentetik malzemeler tercih edilir.
o Esas işlev öğütme ikinci işlev karıştırmadır.
o Öğütmede önemli olan bilye boyutudur.bilye boyutu ne kadar küçük olursa öğütme o kadar iyi olur. Bilyalı değirmende en büyük problem : Sadece karıştırma olmasıdır.
o Çamurun granül haline getirilmesin sebebi : granül akıcıdır. Su gibi akar . toz inceliğinde olursa yığın halinde dökülür. Granül olmazsa preslere doldurulmaz. Kalıbın homojen olarak doldurulması için granül gereklidir.
o Her iki seramikte de granül şarttır. Sadece granülün tane boyu farklıdır geleneksel seramiklerde tane boyu biraz daha büyüktür. Bu tane boyutunu ayarlamak için tozul çapı ayarlanır. Teknik seramiklerde tozul çapı daha küçüktür.
o En kolay granül yapma yöntemi elektir. Diğer bir yöntem ise freeze’ dir.Çamur pipete doldurulur ve sıvı azota doldurulur. Sıvı azotun kaynama noktası oda sıcaklığından düşük olduğu için pipetten sıvı azot içine düşen her damla donarak top halini alır.
Şekillendirme :
isostatik presler , şerit döküm ,elektronik vakum pres(çubuk ve petek şekil üretimi için) kullanılır.
o Kaplama malzemelerinde kuru isostatik presler kullanılır. Burada sıvı ile malzeme direkt olarak etkileşimde değildir.
o Sıcak isostatik presle ise sıvı ile malzeme direkt olarak temas halindedir.
o Presle şekillendirme ile döküme şekillendirme arasındaki fark yaş yoğunluktur. (sinterleme sonrası yoğunluk)
o Alçı kalıpta yaş yoğunluk presten daha düşüktür.yaş yoğunluk ne kadar düşükse sinterleme açısından o derece kötü bir malzemedir.Alçı dökümle şekillendirilen
o malzemenin yoğunluğunu arttırmak için
o Teknik seramikler kuru veya ıslak isostatik presle preslenmelidir. Sıvı fazın minimum , yoğunluğunun tam olması beklenir. Bunu elde edebilmek içinde yaş yoğunluğunun yüksek olması gerekir.
o Buji motor parçası = Alçı kalıpta elde edilebilir ama yaş mukavemeti düşük olur. Bunun yerine enjeksiyon yöntemle üretilebilir.
o Geleneksel seramiklerde kullanılan malzemelere su ilave edilir. Teknik seramiklerde ise tamamına yakınında su katıldığında hiçbir etki olmaz.
İlave malzemeler ikiye ayrılır.
1.Anorganik:malzemenin pişme esnasında ve aralarda kullanılır.
2.Organik :Sadece şekillendirme esnasında kullanılır.
Üç tip ilave malzeme vardır: 1.Yağlayıcı 2.Bağlayıcı 3.Plastikleştirici
Yağlayıcı:Malzeme kalıptan alınırken sürtünme olur.yağlayıcılar bu sürtünmeyi en minimuma indirirler. Sürtünmede bazı kılcal çatlaklar olabilir. Bu tip çalaklar işlev esnasında çatlak büyür malzeme kullanamaz hale gelir.yağlayıcılar bu etkiyi önlemede yardımcı olur.
Bağlayıcı: Kilin kolay şekillendirilmesi için gereklidir.
Plastikleştirici: Kilin kolay şekillendirilmesi için gereklidir.
Kurutma
Ekstrüzyondan çıkmış parçaların daha dikkatli kurulması gerekir. Kurutma sonrası bağlayıcı uçurma gerçekleşir katılan organik maddeler sistemden uzaklaştırılmalıdır. Pişme esnasında uzaklaştırılırsa polarize oluşur.
Sinterleme
Oksit dışı malzemelerde kapalı sistemlerde gaz atmosferinde yapılmalıdır. Bu gaz reaksiyona girmeyen bir gazla yada direkt gaz basıncıyla yapılabilir.burada polorizitenin sıfır , sıvı fazının minimum ve yoğunluğun yüksek olması için basınçlı sinterleme yapılmalıdır. Örneğin hem presleme hem de ısı (sıcak presleme). Sıcak preslemeyle basit şekiller yapılabilir. Seri üretime uygun olmayan bir yöntemdir.
Sistem kapatılıp içeriye de basınçla gaz verildiğinde malzemedeki polorizitler gazla dolar. Difüzyon engellenir. Yüksek poloriziteli bir malzeme elde edilir. Sistemde açı polorizite varken sisteme gaz basıncı yüklemenin de bir anlamı yoktur. Bunun için öce düşük basınçta kapalı polorizite edilir. Daha sonra yüksek basınçta sinterleme yapılır. Bir malzemeye dil dokundurulduğunda dil malzemeyi tatmıyorsa kapalı polarizitedir.
Karakterizasyon
Geleneksel seramiklerle teknik seramikler arasında mikro yapı analizindeki farklılık :
Tane sınırlarını görmek önemlidir. Malzemenin hangi derece kadar kullanılabileceğini anlamak için önemlidir.detaya inebilmek için sem+tem kullanılmalıdır. Malzemenin yüzeyi ne kadar voltajla bombardıman yapılırsa detaya o kadar inilebilir.
TEKNİK SERAMİKLER 1.YAPISAL
2.FONKSİYONEL
2.FONKSİYONEL TEKNİK SERAMİKLER
Maddenin elektron yapısının ortaya koyduğu ,dielektrik elektriksel ve ısıl yalıtkanlık manyetik ve iletkenlik gibi özelliklerin kullanıldığı uygulamalar genel olarak “fonksiyonel amaçlı seramikler” şeklinde tanımlanabilir.
Elektriksel Özellikler
Malzemelerin elektriksel özellikleri elektron yapıları ve elektron hareketleri ile ilgilidir. Elektronların elektriksel alan elektro manyetik radyasyon ve sıcaklık etkisinde davranışları elektriksel özellikleri oluşturur. Bu etkileşmede en önemli etken valans elektronlarıdır. Valans altı elektronlar çevredeki valans elektronları tarafından korunurlar ve sürekli çekirdeğin elektriksel alanının etkisinde kalırlar. Dolayısıyla elektriksel özelliklere katkıları önemsizdir. Elektronların dış alanlarla etkileşmesi sonuç doğan olaylar dört ana grupta toplanabilir.
I.Elektriksel İletkenlik
Elektriksel alanın oluşturduğu colomb kuvvetleri etkisindeki elektronların malzeme içinde uzak mesafeli hareketleri elektriksel iletkenliği sağlar.bu özelliğe sahip malzemelere iletken malzemeler denir.özellikle çok sayıda serbest elektron içeren arı metallerin iletkenlikleri çok yüksektir. İyonsal ve kovalan malzemelerde serbest elektron bulunmadığından normal olarak yalıtkan sayılır.ancak bazlarında yeterli elektriksel alan veya yüksek sıcaklık uygulanırsa yeterli sayıda elektron aktive edilerek serbest hale geçirilir ve iletkenlik sağlanabilir. Bu tür malzemelere yarı iletken malzemeler denir.
II.Elektriksel Kutuplaşma
İletken olmayan bazı malzemelere elektriksel alan uygulandığında elektron ve iyonlar yer değiştirir. Bunun sonucu bazı malzemelere elektriksel alan etkisinde boyutlar değişir veya elektriksel alan uygulandığında elektriksel alan doğar. Piezoelektrik denen bu etkilerde yararlanarak elektro manyetik dönüştürücüler (transdüserler) geliştirilmiştir. Bu özelliğe sahip malzemeler titreşim ölçmede , mikrofonlarda ses aygıtlarında ve benzer alanlarda kullanılırlar.Diğer taraftan mikrodalga ısıtıcılarının çalışması elektriksel kutuplaşmaya dayanır.
III.Manyetiklik
Kendi eksenleri etrafında dönen elektronlar manyetik kutba sahiptirler dolmamış valans altı enerji düzeyine sahip atomlarda manyetik kutup çifti vardır. Bazı malzemelerde bu manyetik kutuplar dış manyetik alan etkisinde yönlendirilerek net manyetiklik sağlanabilir. Bu özelliğe sahip manyetik malzemeler sürekli mıknatıs elektrik motoru jeneratör gibi bir çok aygıtlarda kullanılır
IV.Elektro manyetik radyasyon ve emilme
Elektro manyetik dalgalar eş zamanlı değişken elektriksel ve manyetik alan niteliğinde olduklarından malzemelerde elektronlarla ve elektriksel kutuplarla etkileşir. Bu etkileşme sonucu yansıma, emilme, kırılma, renklenme , foto iletkenlik lüminans olayları ve lazer ışınlar oluşur.görünen ışık dalgaları elektromanyetik dalga sayıldıklarından bu özellikler optik özellikler bölümünde ele alınacaktır.
Yukarıda özetlenen etkileşimler sonucu gözlenen elektriksel özellikler
1)İletkenlik2)Yarı iletkenlik 3)Yalıtkanlık 4)Manyetik 5)Optik 6)Isıl özellikler olmak üzere altı bölüme ayrılmıştır.
Süper İletkenlik
Bazı metallerle metaller arası bileşiklerde direncin çok düşük sıcaklıklarda azaldığı ve belirli bir Tc kritik sıcaklığında aniden sıfır olduğu uzun yıllar önce bilinmektedir. Bir kritik sıcaklıkta direncin aniden sıfıra düşen malzemelere süper iletken denir.bu kritik sıcaklık Hg 4oK, Pb 7,2oK, NB2Ge bileşiğinde 21oK’dir. Bu derece düşük sıcaklık ortamı yalnız sıvı He’la sağlanır. Bu oldukça güç ve pahalıdır. Ancak yakın zamanlarda yapılan yoğun araştırmalar sonucu çok daha yüksek kritik sıcaklıklara sahip seramik türü bazı kompleks bileşikler elde edilmiştir. Örneğin stokiyometrik olmayan Ba2YCu3O7 bileşiğinin kritik sıcaklığı 90oK dir bu azotu sıvılaşma sıcaklığı 77oKin üstündedir.ve oldukça kolay elde edilebilir. Seramik türü iletkenler gevrek olduğundan sararak bobin yapmaya elverişli değildir. Ancak üretim süresinde şekil verilebilir.
Yarı İletkenler
Bazı seramik bileşiklerin direnci sıcaklıkla azalır. Ve iletkenlikleri artar.sıcaklığa duyarlı seramiklerden yapılan termistor denen elemanlar sıcaklık ölçümünde ve kontrolünde kullanılır.Termistörler genellikle Mn, Ni, Fe, Co, Cu oksit tozlarının sinterlenmesi ile elde edilir.en önemli seramik bileşiklerden manyetitin (Fe3O4)direnci benzer tür iletkenlerden çok daha küçüktür. Manyetitin yarı iletken olması Fe3O4 Fe3+O2- + Fe2+O2- bağıntısında görülen ir iyonlarının iyonsallık derecesinin farklı oluşundan kaynaklanır. Fe3+ iyonu Fe2+ iyonuna göre bir elektron deliğine sahip sayılır. Alan etkisinde F2+ dan bir elektron Fe3+ ye kolayca atalar. Fe3+ nin konumunu artıdan eksiye doğru hareket ettirdiğinden Fe3O4 p-türü yarıiletken niteliğindedir.
Stoikiometrik olmayan iyonsal bileşik demir oksit (Fe<1O) içinde Fe2+veFe3+ iyonları bulunur, dolayısıyla p-türü yarı iletkenler diğer bir örnek Zn2+O2- bileşiğine ara yer eleman olarak katılacak Zn+ iyonlarının da Zn2+ ya göre bir elektron fazladır.bu bileşik n-türü yarı iletken olur.
Yarı İletkenlerin Kullanım Alanları
Yarı iletkenlerin özelliklerinden yararlanarak çok sayıda elektronik aygıt geliştirilmiştir. Bunlardan bazılarının hangi amaçlar için kullanıldığı aşağıda açıklanmıştır.
Sıcaklık Ölçme
Yarı iletkenlerin iletkenliği sıcaklıkla artar. Ea değeri yüksek olan yarı iletkenler sıcaklığa çok duyarlı olurlar. Bu özellikten yararlanarak geliştirilen termistorlerle 10-4oC sıcaklık değeri ölçülebilir.yarı iletkenlerin bu özelliğinden yaygın alarm tesislerinden yararlanılır.
Işık Şiddetini Ölçme
Görünen ışık fotonlarının enerjileri 1,7-3,5 eV arasında olup yarı iletkenlerde elektronları aktive etmeye yeterlidir.Yarıiletken üzerine düşen ışık yük taşıyıcıyı iletim bandına yükselterek akım akmasını sağlar.Devreden akacak akım fotonların sayısına, dolayısıyla ışık şiddetine bağlıdır.Kızılaltı ve mor ötesi ışınlarında yarıiletkenleri etkir.Elektronik aygıtlarda uzaktan kumanda etmek için kızılaltı dalgalardan yararlanılır.Optik özellikler bölümünde bu konuya daha ayrıntılı olarak değinilecektir.
Basınç Ölçme
Kovalan bağlı yarıiletken malzemelerde koordinasyon sayısı düşüktür,basınç altında atomlar birbirine oldukça yaklaşabilir.Bu durumda bant yapısı etkilidir ve Ea enerji aralığı azalır,dolayısıyla iletkenlik artar.Basınca karşı kalibre edilmiş yarıiletken kristalden basınç ölçmede yararlanılır.
Işık Yayıcı Diyotlar
Bir n-türü yarıiletkenle bir p-türü yarıiletken çift eklenmiş durumda bir diyot oluştururlar.n-türü yarıiletken eksi kutba p-türü yarıiletken artı kutba bağlanırsa buna ileri eğilimli devre denir.Bu (p-n) diyotuna gerilim uygulanınca n deki elektronlar bölgesinden geçerek p deki elektron delikleri ile birleşirler.Bu birleşme sonucu p+n E bağıntısından görüleceği gibi E enerjisi foton halinde yayılır.Yayılan fotonlar frekanslarına göre değişik özellikler gösterirler.Örneğin dijital göstergeli bir elektronik aygıtta kullanılan GaAs kırmızı GaP ise yeşil ışık fotonları yayarlar.
Tranzistörler
Tranzistörler zayıf akımların kuvvetlendirilmesi amacıyla kullanılırlar.Bunlar n-p-n veya p-n-p yarıiletken takımından oluşurlar.Gerilim uygulanınca yayıcıdan elektronlar sınırı aşarak tavana geçer.Ancak taban çok ince olduğundan çoğu hemen toplayıcıya atlar,taban toplayıcı geri eğilimli olduğu için hızlı artı uca doğru giderler ve artı uçta IT toplayıcı akımını oluştururlar.Tabana giren elektronların bir kısmı deliklerle birleşir,bu arada bir miktar delikte yayıcıya geçer.Tabandaki elektronlarla deliklerin birleşmeleri ani olmaz,gerçekte bu birleşme zamanın bir rölaksasyonu fonksiyonuna uyar.Tabana giren akımı %95-99 u toplayıcıya geçer tabana akan akım ise %1-5 kadardır.Tabana verilecek Io akımı ancak yok olan delikleri telafi edici niteliktedir.Tabana verilen bu zayıf Io akımı toplayıcıda çok büyük IT akımını kontrol eder.Böylece zayıf kaynaktan gelen akım birkaç yüz katı arttırılmış olur.Bu özelliğinden dolayı Tranzistörler akım yükseltici veya amplifikatör olarak kullanılırlar.
Dielektrik Malzemeler
Dielektrik malzemeler kullanım alanlarına göre üç grupta toplanabilirler a)Yalıtkan Malzemeler b)Kondansatör Malzemeler c)Piezoelektrik Malzemeler
Yalıtkan Malzemeler
Elektrik devrelerinde yalıtkan olarak kullanılacak malzemelerimin özgül direnci ile dielektrik mukavemeti yüksek ,dielektrik sabiti küçük dolayısıyla dielektrik kayıp küçük olmalıdır.
İletken yalıtımı için en elverişli ve en yaygın olarak kullanılan malzeme polimerlerdir. Ürünleri kolay ve ucuzdur, ancak yüksek sıcaklık uygulamalarına elverişli değildir. Özellikle termoplastikler sıcaklıkla kolay yumuşarlar. Priz fiş sigorta gövdeleri gibi yüksek sıcaklığa maruz kamaları olası yerlerde termoplast plastikler (fenol formaldehit gibi)kullanılmalıdır.
Seramikler yüksek sıcaklığa ve yüksek gerilime maruz devrelerde yalıtkan olarak kullanılmaya elverişlidir. Örneğin aşırı sıcaklık ve yüksek gerilim etkisinde kalan motor bujileri için en uygun malzeme alümina dır. Yüksek gerilim hatlarında kullanılan porselen yalıtkanlar %50 kil %25 feldspad içerirler.plastik halde şekil verildikten sonra fırında sinterlenerek sertleştirilirler. Porselen yalıtkanlarda iki tür elektriksel göçme oluşabilir.
Birincisi iç göçme olup bunda daha önce belirtildiği gibi bileşimindeki yabancı elemanlar ,çatlaklar ve benzeri kusurlar önemli rol oynar.iç göçmede malzeme tahrip olur. Bu tür göçmeleri önlemek için arı malzeme ile özenli üretim gerekir . İkinci tür olan yüzeysel göçme elektrik arkı şeklinde oluşur. Bunlarda gözenekli dış yüzeylerdeki birikintiler ve rutubet önemli etkendir. Porselen yalıtkanın yüzeyi gözeneksiz ve düzgün hale getirilirse bu tür göçme olasılığı azalır. Diğer taraftan dielektrik sabit yüksek olursa ,yüzeyde yük birikimi artar, buda yüzeysel göçmeyi kolaylaştırır. Bu sakıncayı önlemek için dielektrik sabiti düşük yalıtkan kullanılır.yüksek frekanslı uygulamalarda alkali iyonları içermeyen dolaysıyla dielektrik kaybı düşük seramikler daha uygundur.
Kondansatör malzemeleri
Kondansatörler üzerinde elektriksel yük biriktirerek ani akım değişimlerinde aşrı yük artmasını önlerler ,böylece diğer devre elemanlarını korurlar ve ayrıca biriktirdikleri yükü tekrar geri verirler. Bu amaçla üretilen kondansatörler iki iletken levha arasıda konan uygun bir dielektrik malzemeden oluşur.dielektrik malzeme olarak genellikle polimerler veya seramikler kullanılır.
Polimerlerin dielektrik sabitleri seramiklere göre oldukça küçüktür. Bununla beraber üretilmesi kolay ve ucuzdur,özellikle düşük sıcaklıklarda ve düşük frekanslarda kullanılmaya elverişlidirler.
Seramik türü malzemelerin dielektrik sabitleri polimerlerininkinin yaklaşık 103 katıdır.özellikle baryum titanat ve kurşun titanat gibi asimetrik kristal yapılı seramiklerde kutuplaşmalar çok etkindir. Tablo 2 de görüleceği gibi cam,mika ve kauçuk gibi dielektrik malzemelerde bağlı dielektrik sabitin 7 civarında olmasına karşın bu tür seramik kristallerde 1700-6500 arasındadır.
Malzeme Dielektrik sabit k Özgül direnç Dielektrik mukavemet
Polietilen 2,3 1014 20
Bakalit 7,5 1010 12
Teflon 2,1 1012 -
Polistiren 2,5 1016 20
Polivinil klorür 7 1014 -
Kauçuk 7 1013 20
Cam 7 1011 10
Mika 7 1012 40
Alümina(Al2O3) 9 6
BaTiO3 1700 -
PbZrO3+CaZrO3 3400 -
Tablo 2
Piezoelektrik Malzemeler
Piezoelektrik malzemeler yukarıda açıklandığı gibi elektriksel etkiyi mekanik büyüklüğe ve mekanik etkiyi elektriksel büyüklüğe çeviren genellikle simetri merkezi olmayan kristallerdir. Bir piezoelektrik malzemenin karakteristik değeri ,birim alan etkisinde oluşan birim boy değişmesidir. Bir E elektriksel alan (V/m)uygulandığında oluşan sekil değiştirme oranı e (mm/mm)aşağıda görüldüğü gibi alan şiddetiyle orantılıdır.
e=gE
burada g piezoelektrik olup birimi (m/V) tur.Tablo 3 de bazı kristallerin piezoelektrik kabitleri verilmiştir.
Malzeme g(m/v)
Kuvartz 2,3*10-12
BaTio3 100*-12
PbZrTiO6 250*10-12
Tablo 3
Kuvartz kristalinin piezoelektrik katsayısının küçük olmasına karşın çok ilginç bir özelliği vardır. Belirli boyutlarda hassas olarak işlenmiş bir prizmatik kuvartz kristalinin alternatif alanda rezonans frekansı sabittir, ancak 1/108kadar bir sapma olabilir.bu nedenle saatlerde ve radyo yayınlarında frekans kontrolünün sağlanmasında kuvartz kristalinden yararlanırız.
BaTiO3 un piezoelektrik katsayısı oldukça yüksektir ve çok yaygın kullanılma alanına sahiptir. Örneğin tranduserlerde ,iletişim araçlarında , pikap iğnelerinde ultra sonic temizleme aygıtlarında ve benzeri yerlerde bu kristalde yararlanılır.
Piezoelektrik kristallerde ,uygulanan elektriksel alanla oluşan gerilme ile şekil değiştirme arasında lineer bağlantı vardır. Kristallerin gerilme etkisinde lineer elastik cisim olduğu varsayılır. Kristale etkiyen ∂ gerilmesi (N/mm2)şekil değiştirme oranı e (mm/mm) ile orantılıdır.
∂ =k.e
burada k kristalinin elastisite modülüdür ve boyut N/mm2 dir.örneğin baryum titanat kristalinin elastisite modülü modülü 7100N mm2 kuvartzınki 7400N/mm2 dir bir kristalde ∂ gerilmesi etkisinde boyutlarda oluşacak e şekil verme oranı ve bunun doğuracağı gerilim farklı yukarıdaki bağıntılar yardımıyla hesaplanabilir.
Seramiklerin Optik özellikler
İyonsal bağlı seramik türü malzemelerde elektronlar ana atomlara kuvvetle bağlıdır. Dolu valans bandı ile boş iletim bandı arasında 6-8 ev luk enerji aralığı vardır.bu malzemelerden mor ötesi ışınların altındaki bütün radyasyonlar geçebilir. Görünen ışık fotonlarının enerjileri 1,7-3,5 eV olduğuna göre arı seramikler görünen ışık dalgalarına karşı saydamdır. Camdan görülen ışık dalgaları geçer fakat yüksek enerjili mor ötesi ışınları geçemez. NaCl kristalini enerji aralığı 7,8 eV olduğundan ışık dalgaları geçemez.
İyonsal katılara uygun türde katkı elamanları katılarda enerji aralığı içine yüksek
Enerjili elektronlar veya elektron delikleri yerleştirilebilir. Bu durumda düşük enerjili radyasyon dalgaları emilerek geçmelerini engellenir. Örneğin arı Al2O3 kristali saydamdır. İçine katılan Cr3+ iyonları kızıl rengin üstündeki dalgaları emer ve yalnız kızıl ışık geçer. Bu şekilde elde edilen yakut kristali kırmızı görünür. Benzer şekilde koranduma Ti iyonları katılırsa mavi renkli safir ,C l iyonları katılırsa yeşil renkli zümrüt elde edilir.toz metalürjisi(sinterleme )yöntemi ile üretilen seramikler içindeki mevcut boşluklar nedeniyle ışık büyük ölçüde kırılma ve yansımaya uğradığından opak olur.
