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प्रकार्यात्मक (फंक्शनल) सेरामिक

प्रकार्यात्मक सेरामिक सावधानी से बने ऐसे सेरामिक हैं जो कोई खास काम करते हैं। यांत्रिक वाले बहुत सख़्त और घिसने से बचे रहते हैं (औज़ार, बेयरिंग)। विद्युत वाले रोधी होते हैं, आवेश जमा करते हैं या दबाने पर वोल्टेज बनाते हैं (पीज़ो)। प्रकाशीय वाले प्रकाश को आर-पार जाने देते हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. सेरामिक सिर्फ़ बर्तन नहीं बनाता, वह खास काम भी करता है। हम तीन देखेंगे: मज़बूत, विद्युत और पारदर्शी।
  2. यांत्रिक काम। बार-बार काटो। इस्पात की धार जल्दी भोथरी हो जाती है। सेरामिक की धार तेज़ रहती है क्योंकि वह बहुत सख़्त है।
  3. विद्युत काम। सेरामिक चकती को दबाओ तो वोल्टेज बनता है। इसे पीज़ो प्रभाव कहते हैं। वोल्टेज काफ़ी हो तो बल्ब जल उठता है।
  4. प्रकाशीय काम। छोटे-छोटे छेदों से भरा सेरामिक प्रकाश बिखेरता है। छेद हटा दो तो प्रकाश सीधा आर-पार निकलता है।
  5. तीनों काम असली हैं: सेरामिक चाकू और बेयरिंग, लाइटर और सेंसर की चकती, और पारदर्शी लैंप की नली।
  6. खुला खेल: एक काम चुनो और स्लाइडर चलाओ। देखो क्या बदलता है।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क्या हर सेरामिक अच्छा रोधी होता है?

नहीं। कई रोधी होते हैं, पर खास सेरामिक अर्धचालक, आयनिक चालक या अतिचालक भी हो सकते हैं। नुस्खा तय करता है।

इस्पात भोथरा होता है पर सेरामिक नहीं, क्यों?

सेरामिक के परमाणु ज़्यादा मज़बूती से बँधे हैं, इसलिए कटाई में बहुत कम पदार्थ घिसता है। चरण 1 में दोनों छड़ें देखो।

दबाने पर वोल्टेज कहाँ से आता है?

दबाने से क्रिस्टल के अंदर के आवेश थोड़े अलग हो जाते हैं। इससे एक सतह धनात्मक और दूसरी ऋणात्मक हो जाती है: यही वोल्टेज है। चरण 2 में पट्टी को बढ़ते देखो।

क्या सेरामिक सच में पारदर्शी हो सकता है?

हाँ, अगर लगभग छेद न हों। चरण 3 में छेद शून्य करो तो प्रकाश निकल जाता है।

तो सब कुछ सेरामिक का क्यों नहीं बनाते?

सेरामिक भंगुर हैं और आकार देना महँगा है। जहाँ उनका खास काम ज़रूरी है वहीं उनका उपयोग होता है।

पदार्थ, विज्ञान और तकनीक

प्रकार्यात्मक सेरामिक वह सेरामिक है जिसे उसके काम (function) के लिए चुना जाता है, सिर्फ़ दिखावट के लिए नहीं। काम पाने के लिए चार चीज़ें नियंत्रित करते हैं: रासायनिक नुस्खा, चूर्ण की शुद्धता, कणों का आकार और पकाना। इनमें से एक बदलो तो गुण बदल जाता है।

आम फाइन सेरामिक: एल्युमिना (एल्युमिनियम ऑक्साइड), ज़िरकोनिया, सिलिकॉन कार्बाइड, सिलिकॉन नाइट्राइड, बेरियम टाइटेनेट और लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट (PZT)।

यांत्रिक कार्य

इन सेरामिक के परमाणु बहुत मज़बूत बंधों से जुड़े होते हैं। इसलिए ये बहुत सख़्त होते हैं, घिसते नहीं, जंग नहीं खाते और ऊँची गर्मी में भी मज़बूत रहते हैं।

कमज़ोरी यह है कि ये भंगुर होते हैं। इसलिए बहुत छोटे कण और ज़िरकोनिया से दरार का बढ़ना रोकते हैं।

विद्युत कार्य

प्रकाशीय कार्य

प्रकाश तभी आर-पार जाता है जब उसे बिखेरने वाला कुछ न हो। छोटे छेद (रंध्र) और कणों के किनारे प्रकाश बिखेरते हैं, इसलिए साधारण सेरामिक सफ़ेद और धुँधला दिखता है। चूर्ण को बहुत सावधानी से पकाकर लगभग सारे छेद मिटा दें तो सेरामिक पारभासी या साफ़ हो जाता है।

करके देखो

घर पर करके देखो। क्लिक वाला गैस लाइटर लो (चक्के वाला नहीं)। क्लिक एक छोटे सेरामिक क्रिस्टल को दबाता है और चिंगारी बनती है। 3D में विद्युत चुनो और स्लाइडर खींचकर बल के साथ वोल्ट बढ़ते देखो। फिर प्रकाशीय चुनो और छेद शून्य तक घटाओ।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. एक पीज़ो सेंसर हर 1 kN बल पर 2 V देता है। 3.5 kN पर कितना वोल्टेज देगा?

V = k x F = 2 x 3.5 = 7 V।

2. सेरामिक की एक पतली परत 80% प्रकाश निकलने देती है। ऐसी तीन परतों से कितना निकलेगा?

हर परत प्रकाश को 0.8 से गुणा करती है। 0.8 x 0.8 x 0.8 = 0.512, यानी 51.2%।

3. सेरामिक चाकू बिना धार लगाए इस्पात के चाकू से ज़्यादा चलता है, पर गिरने पर बुरा क्यों है?

सेरामिक बहुत सख़्त है, इसलिए उसकी धार धीरे घिसती है। पर वह भंगुर है, इसलिए कठोर फर्श पर गिरने से चटक या टूट सकता है। इस्पात नरम पर दृढ़ है, इसलिए टूटने की जगह मुड़ता है।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. दबाने पर वोल्टेज बनाने वाला सेरामिक है:
2. सेरामिक चाकू की धार क्यों बनी रहती है?
3. सेरामिक में छोटे छेद उसे बनाते हैं:
4. स्पार्क प्लग का सफ़ेद भाग मुख्यतः है:
5. फ़ोन के संधारित्र में आवेश जमा करने वाला सेरामिक है:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रकार्यात्मक सेरामिक क्या हैं?

ये फाइन सेरामिक हैं जो खास काम करने के लिए बनाए जाते हैं: यांत्रिक (सख़्त, न घिसने वाले), विद्युत (रोधी, आवेश जमा, पीज़ो) या प्रकाशीय (प्रकाश निकालना या बनाना)।

पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्या है?

कुछ क्रिस्टल दबाने या खींचने पर वोल्टेज बनाते हैं और वोल्टेज देने पर थोड़ा आकार बदलते हैं। PZT सेरामिक इसके आम उदाहरण हैं।

स्पार्क प्लग में सेरामिक क्यों लगाते हैं?

एल्युमिना बहुत अच्छा विद्युत रोधी है, बहुत ऊँचे ताप पर भी मज़बूत रहता है और इंजन में न पिघलता है न गलता है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

जापान高校(専門学科)1〜3年Ceramic Industry

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