Keramik diklasifikasikan sebagai bahan anorganik dan nonlogam yang sangat penting bagi gaya hidup kita sehari-hari. Insinyur keramik dan material adalah orang-orang yang merancang proses pembuatan produk ini, menciptakan jenis produk keramik baru, dan menemukan berbagai kegunaan produk keramik dalam kehidupan sehari-hari.
Keramik ada di sekitar kita. Kategori bahan ini mencakup hal-hal seperti ubin, batu bata, piring, kaca, dan toilet. Keramik dapat ditemukan pada produk seperti jam tangan (garpu tala kuarsa-perangkat penunjuk waktu pada jam tangan), langit salju (piezoelektrik-keramik yang akan bergetar saat diberi tegangan), mobil (busi dan komponen mesin dari keramik yang terdapat pada mobil balap), dan saluran telepon. Keramik ini juga dapat ditemukan di pesawat ulang-alik luar angkasa, peralatan rumah tangga (pelapis enamel), dan pesawat terbang (kerucut hidung).
Tergantung pada metode pembentukannya, keramik bisa padat atau ringan. Biasanya, mereka akan menunjukkan sifat kekuatan dan kekerasan yang sangat baik; namun, mereka sering kali rapuh di alam. Keramik juga dapat dibentuk untuk berfungsi sebagai bahan konduktif listrik, benda yang memungkinkan listrik melewati massanya, atau isolator, bahan yang mencegah aliran listrik. Beberapa keramik, seperti superkonduktor, juga menampilkan sifat magnetik.
Keramik umumnya dibuat dengan mengambil campuran tanah liat, elemen tanah, bubuk, dan air, lalu membentuknya menjadi bentuk yang diinginkan. Setelah keramik dibentuk, keramik dibakar dalam oven bersuhu tinggi yang dikenal sebagai kiln. Seringkali, keramik dilapisi dengan bahan dekoratif, tahan air, seperti cat yang dikenal sebagai glasir.
Pengolahan keramik digunakan untuk menghasilkan produk komersial yang sangat beragam dalam ukuran, bentuk, detail, kerumitan, dan komposisi material, struktur, dan biaya. Tujuan pemrosesan keramik menjadi ilmu terapan adalah hasil alami dari peningkatan kemampuan untuk menyempurnakan, mengembangkan, dan mengkarakterisasi bahan keramik.
Keramik biasanya diproduksi dengan menggunakan panas pada tanah liat yang telah diproses dan bahan baku alami lainnya untuk membentuk produk yang kaku. Produk keramik yang menggunakan batuan dan mineral alami sebagai bahan awal harus melalui pemrosesan khusus untuk mengontrol kemurnian, ukuran partikel, distribusi ukuran partikel, dan heterogenitas. Atribut-atribut ini memainkan peran besar dalam sifat akhir keramik jadi. Serbuk yang dibuat secara kimiawi juga digunakan sebagai bahan awal untuk beberapa produk keramik. Bahan-bahan sintetis ini dapat dikontrol untuk menghasilkan serbuk dengan komposisi kimia dan ukuran partikel yang tepat.
Langkah selanjutnya adalah membentuk partikel keramik menjadi bentuk yang diinginkan. Hal ini dilakukan dengan penambahan air dan/atau bahan tambahan seperti pengikat, diikuti dengan proses pembentukan bentuk. Beberapa metode pembentukan yang paling umum untuk keramik termasuk ekstrusi, pengecoran slip, pengepresan, pengecoran pita, dan pencetakan injeksi. Setelah partikel-partikel terbentuk, keramik "hijau" ini menjalani perlakuan panas (disebut pembakaran atau sintering) untuk menghasilkan produk jadi yang kaku. Beberapa produk keramik seperti isolator listrik, peralatan makan, dan ubin kemudian dapat menjalani proses pengglasiran. Beberapa keramik untuk aplikasi tingkat lanjut dapat menjalani proses pemesinan dan/atau pemolesan untuk memenuhi kriteria desain teknik tertentu.
Sifat-sifat bahan keramik, seperti semua bahan lainnya, ditentukan oleh jenis atom yang ada, jenis ikatan di antara atom-atom, dan cara atom-atom tersebut dikemas bersama. Hal ini dikenal sebagai struktur skala atom. Sebagian besar keramik terdiri dari dua atau lebih elemen. Ini disebut senyawa. Sebagai contoh, alumina (Al2O3), adalah senyawa yang terdiri dari atom aluminium dan atom oksigen.
Atom-atom dalam bahan keramik disatukan oleh ikatan kimia. Dua ikatan kimia yang paling umum untuk bahan keramik adalah kovalen dan ionik. Untuk logam, ikatan kimia disebut ikatan logam. Ikatan atom-atom menjadi lebih kuat dalam ikatan kovalen dan ionik dibandingkan ikatan logam. Itulah sebabnya, secara umum, logam bersifat ulet dan keramik bersifat rapuh. Karena bahan keramik memiliki berbagai macam sifat, mereka digunakan untuk banyak aplikasi. Secara umum, sebagian besar keramik adalah:
- keras,
- tahan aus,
- rapuh,
- tahan api,
- isolator termal,
- isolator listrik,
- nonmagnetik,
- tahan oksidasi,
- rentan terhadap sengatan panas, dan
- stabil secara kimiawi.
Para arkeolog telah menemukan keramik buatan manusia yang berasal dari setidaknya 24.000 tahun sebelum masehi. Keramik ini ditemukan di Cekoslowakia dan berbentuk patung hewan dan manusia, lempengan, dan bola. Keramik ini terbuat dari lemak dan tulang hewan yang dicampur dengan abu tulang dan bahan tanah liat halus. Setelah terbentuk, keramik-keramik tersebut dibakar pada suhu antara 500-800°C dalam tungku pembakaran berbentuk kubah dan tapal kuda yang sebagian digali ke dalam tanah dengan dinding loess. Meskipun tidak jelas untuk apa keramik-keramik ini digunakan, namun diperkirakan bukan untuk keperluan yang bersifat utilitarian. Penggunaan pertama bejana tembikar fungsional diperkirakan terjadi pada tahun 9.000 SM. Wadah-wadah ini kemungkinan besar digunakan untuk menampung dan menyimpan biji-bijian dan makanan lainnya.
Diperkirakan bahwa pembuatan kaca kuno berkaitan erat dengan pembuatan tembikar, yang berkembang di Mesir Hulu sekitar 8.000 SM. Saat membakar tembikar, keberadaan pasir yang mengandung kalsium oksida (CaO) yang dikombinasikan dengan soda dan suhu yang terlalu panas pada tungku pembakaran tembikar mungkin telah menghasilkan glasir berwarna pada pot keramik. Para ahli percaya bahwa baru pada tahun 1.500 SM, kaca diproduksi secara terpisah dari keramik dan dibuat menjadi barang yang terpisah.
Sejak zaman kuno ini, teknologi dan aplikasi keramik (termasuk kaca) terus meningkat. Kita sering menganggap remeh peran utama keramik dalam kemajuan umat manusia. Di bawah ini adalah beberapa contoh betapa pentingnya keramik bagi masyarakat.
Disadur dari: depts.washington.edu