سیلیس، به ویژه در شکل کوارتز (رایج‌ترین فرم بلوری)، یک جزء اساسی در مخلوط بدنه و لعاب بسیاری از محصولات سرامیکی است. حضور آن در فرمولاسیون، خواص فیزیکی و شیمیایی محصول نهایی را به شکل قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

کاربردهای کلیدی سیلیس در سرامیک سازی

استفاده از سیلیس در صنعت سرامیک سازی به دلایل و اهداف متعددی صورت می‌گیرد:

۱. ساختار اسکلتی بدنه سرامیک

• تشکیل دهنده اصلی: در ترکیب بدنه سرامیک (مانند کاشی، لوازم بهداشتی، و ظروف چینی)، سیلیس به عنوان سنگدانه اصلی یا یک جزء ساختاری عمل می‌کند.
• افزایش استحکام: دانه‌های سیلیس ساختار اسکلتی محکمی را فراهم می‌کنند که سایر مواد مانند رس‌ها و فلدسپات به آن متصل می‌شوند. این ساختار، مقاومت مکانیکی و سختی محصول پخته شده را افزایش می‌دهد.

۲. تنظیم خواص حرارتی و حجمی

• کنترل انبساط حرارتی: سیلیس به اصلاح انبساط حرارتی محصول کمک می‌کند. تنظیم دقیق این ویژگی برای جلوگیری از ترک خوردگی و شکستگی محصول در طول فرآیند پخت یا هنگام استفاده در دماهای متغیر بسیار حیاتی است.
• کاهش جمع شدگی: سیلیس همچنین به تنظیم خشک شدن و جمع شدگی بدنه سرامیک کمک می‌کند و یکپارچگی و شکل ظاهری محصول را حفظ می‌نماید.

۳. لعاب کاری (Glazing)

• ماده شیشه ساز: سیلیس جزء اصلی لعاب سرامیک است و به عنوان یک ماده شیشه‌ساز (Glass Former) عمل می‌کند. لعاب‌ها مخلوطی از سیلیس، کوارتز، و اکسیدهای فلزی هستند که پس از ذوب و سرد شدن، پوششی شیشه‌ای، براق و مقاوم روی سطح سرامیک ایجاد می‌کنند.
• افزایش مقاومت لعاب: استفاده از سیلیس مرغوب، مقاومت لعاب در برابر خراش، مواد شیمیایی و رطوبت را افزایش می‌دهد و از ایجاد ترک در لعاب (مانند پدیده کریز) جلوگیری می‌کند.
• شفافیت و زیبایی: سیلیس به شفافیت، درخشندگی و قوام رنگ لعاب کمک می‌کند و زیبایی محصول نهایی را دوچندان می‌سازد.

۴. بهبود مقاومت در برابر حرارت (دیرگدازی)

• تولید مواد نسوز: سیلیس در تولید مواد نسوز (Refractories) نیز کاربرد دارد. سیلیس مقاومت بالایی در برابر دماهای بسیار زیاد دارد و در کوره‌های صنعتی و آسترهای کوره، مقاومت در برابر حمله اسیدی در شرایط دمای بالا را فراهم می‌کند.

چالش‌ها و نکات مهم در استفاده از سیلیس

با وجود مزایای فراوان، استفاده از سیلیس در سرامیک سازی نیازمند دقت است:

• تبدیلات فازی: سیلیس دارای چندین شکل بلوری است (مانند کوارتز، کریستوبالیت، و تریدیمیت). تبدیل این اشکال به یکدیگر در دمای خاص (مانند تبدیل کوارتز $\alpha$ به کوارتز $\beta$ در $573^\circ C$) با تغییرات ناگهانی حجم همراه است که در صورت عدم کنترل دقیق می‌تواند منجر به ترک و شکست در محصول در طول پخت شود.
• خلوص سیلیس: برای تولید سرامیک‌های با کیفیت، به ویژه در لعاب‌سازی، استفاده از سیلیس با خلوص بالا و عاری از ناخالصی‌های رنگ‌زا مانند اکسید آهن ضروری است.
• مش‌بندی (اندازه ذرات): مش‌بندی سیلیس مورد استفاده در بدنه و لعاب بسیار مهم است. برای مثال، اغلب در لعاب‌سازی از سیلیس میکرونیزه (با مش‌های بسیار ریز مانند ۱۸۰ تا ۳۲۰) استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری

سیلیس، به دلیل فراوانی، هزینه نسبتاً پایین، و مهم‌تر از همه، توانایی‌های منحصربه‌فرد خود در افزایش استحکام مکانیکی، بهبود خواص حرارتی و ایجاد پوشش‌های شیشه‌ای مقاوم (لعاب)، یک ماده اولیه ضروری و غیرقابل جایگزین در صنعت سرامیک سازی مدرن محسوب می‌شود و شالوده تولید محصولات با دوام، زیبا و کاربردی را تشکیل می‌دهد.