Keraamiset luistinrullat tai suprajohteet eivät näytä eivätkä tunnu lainkaan samalta kuin kukkopilli tai ikivanha kreikkalainen vaasi. Silti ne ovat rakenteellisesti samaa perua, kuten sanoista keraaminen ja keramiikka voi arvata.

TEKSTI:Risto Varteva

Sisältö jatkuu mainoksen alla

  eivät näytä eivätkä tunnu lainkaan samalta kuin kukkopilli tai ikivanha kreikkalainen vaasi. Silti ne ovat rakenteellisesti samaa perua, kuten sanoista keraaminen ja keramiikka voi arvata.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä

4/2000






Keraameja joka lähtöön

• Piinitridistä tehdyt kuulalaakerit kestävät 3-10 kertaa pidempään kuin metallikuula-laakerit.

• Rakettimoottoreissa käytettävä haf-niumkarbidi kestää 3 800 asteen kuumuutta.

• Valokaapeleiden valokuitua on valmis-tettu jo niin paljon, että yhtenä pötkönä kuitu ulottuisi Kuuhun ja takaisin 160 kertaa.

• Keraamilaattoja valmistetaan vuosittain niin paljon, että niillä voitaisiin kattaa 100 metriä leveä moottoritie maailman ympäri.

• Sentin paksuinen keraaminen luotiliivi pysäyttää luodin, joka pystyy läpäi-semään viisisenttisen teräslevyn.

• Ensimmäiset keramiikkaesineet valmis-tettiin jo ainakin 30 000 vuotta sitten.


Keramiikkaesineet valmistetaan paistamalla savea korkeassa lämpötilassa tuntikausia. Silloin savirakeet kiinnittyvät toisiinsa lujasti ja muodostavat kovan mutta usein hauraan esineen, joka ei kovin hyvin kestä iskuja.

Nykyajan keraameissa on aivan sama periaate. Maasta kaivettava savi vain on korvattu laboratoriossa puhtaina valmistetuilla aineilla, joiden eri yhdistelmillä keraamille saadaan juuri halutut ominaisuudet. Yleensä keraamit ovat oksideja ja nitridejä.

Esimerkiksi keraaminen keittolevy on eräänlaista lasia, koska lieden toiminnan kannalta sen täytyy olla läpinäkyvä. Perinnäisessä sähköliedessä on raskas, pinnalta tasaiseksi hiottu rautamötikkä, jota sen sisään asennettu sähkövastus kuumentaa.

Keraamiliedessä sähkövastus on paljaana ohuen keraamilevyn alla. Hehkuvan vastuksen säteily pääsee suoraan kuumentamaan kattilan pohjaa, ja lieden käyttäjäkin näkee tuon hehkun. Keraamiliesi on siis oikeastaan kuin vanha tuttu sähköliesi, mutta siinä ei tarvitse odotella, että rautalevy ensin hitaasti lämpiää ja sitten taas hitaasti jäähtyy.

Sietää äkkilämpöä

Liesiesimerkki osoittaa, miten hämmästyttäviä ominaisuuksia keraameille saadaan: ohut lasimainen keraami ei präksähdä rikki, vaikka vastukset kuumenevat äkisti hehkuviksi ja sitten taas jäähtyvät hetkessä.

Nopeiden lämpötilamuutosten sietokyky johtuu olemattomasta lämpölaajenemisesta. Siksi myös suurten kaukoputkien pääpeilit ovat keraameja, jotka päällystetään valoa hyvin heijastavalla ohuella metallikalvolla. Tällainen peili ei muuta muotoaan, vaikka lämpötila ei pysyisikään aivan tasaisena.

Kovaa kuin timantti

Eräitä muita keraameja käytetään niiden uskomattoman kovuuden takia työstöön ja leikkaamiseen. Esimerkiksi piinitridi on kemialliselta rakenteeltaan hyvin yksinkertainen, kolme piiatomia yhtyneenä neljään typpiatomiin, mutta siitä saadaan rakenne, joka on melkein yhtä kovaa kuin timantti. (Tosin timantti on kemiallisesti tätäkin yksinkertaisempi aine, pelkkää hiiltä.)

Ehkä huikein esimerkki keraamien käyttöalueen laajuudesta on niiden sähkönjohtokyky. Vuonna 1986 keksityt korkean lämpötilan suprajohteet, joilla ei ole sähkövastusta lainkaan, ovat keraameja, mutta yhtä lailla keraameja ovat myös esimerkiksi voimansiirtopylväiden posliinieristeet, joiden sähkönvastus on lähes ääretön.

Kotikin täynnä

Ihmeellisyydestään huolimatta keraamit voivat olla myös varsin arkisia kapineita. Ei tarvitse kuin katsella kotona hieman ympärilleen, niin johan niitä alkaa löytyä.

Lautaset ovat yleensä keraamisia, sillä ne on poltettu savesta ikivanhaan tapaan. Ulos vilkaistessaan katsoo keraamin läpi, sillä myös lasi on rakenteeltaan luokiteltavissa keraamiksi. Keittiön tiskialtaan yllä on luultavasti keramiikkalaatoitus.

Televisiossa on runsaasti keraamiosia, vaikka ne eivät olekaan näkyvissä: esimerkiksi kuvaputken elektronisuihkua ohjaavissa sähkömagneeteissa on keraamisydän, samoin kaiuttimen magneeteissa.

Veitset ja haarukat ovat vielä metallia, mutta niidenkin terät voisivat yhtä hyvin olla keraamia. Ei puukonkaan tarvitse olla terästä - mutta tuntuisiko keraamipuukko enää "oikealta" puukolta?

Kelmu turvaa ruokamyrkytykseltä

Arveluttaako kelmuun pakattu jauhelihaklöntti? Kanadalaisfirman keksintö tarjoaa uuden aseen ruokamyrkytyksiä vastaan. Kehitteillä oleva muovikelmu muuttaa väriään, jos tuotteessa on haitallisia taudinaiheuttajia, kuten salmonelloja, listerioita tai koli- ja kampylobakteereja.

Kelmu koostuu kolmesta kerroksesta, joista keskimmäinen sisältää erilaisia vasta-aineita. Kun alin kerros koskettaa ruokaan, se imaisee mahdolliset taudinaiheuttajat sisäänsä. Keskikerrokseen jumiutuneet bakteerit värjäytyvät ja muodostavat x:n muotoisen kuvion.

New Scientistin mukaan tuote on noin neljänneksen tavallista kelmua kalliimpi.

Kirjat faksilla

Oletko leipiintynyt kopioimaan kirjan sivuja vain faksataksesi ne eteenpäin?

Elektroniikkajätti Philips tuo pian markkinoille laitteen, joka kopioi ja lähettää sivut ilman, että sinun tarvitsee niitä erikseen kopioida. Skannerilla varustettu Magic2-faksi lohkeaa kaupasta noin 400 eurolla, arvioi New Scientist.

Keinojäkälä paljastaa ympäristömyrkyt

Ravintoketjuun rikastuvat ympäristömyrkyt, kuten dioksiinit ja PCB:t, ovat riesa luonnolle ja ihmisille. Ne ovat pieninäkin annoksina haitallisia.

Yhdysvalloissa on kuitenkin kehitetty yksinkertainen laite, rasvatäytteinen puoliläpäisevä kalvo, joka helpottaa orgaanisten myrkkyjen seurantaa. Keinotekoinen bioindikaattori toimii kuin jäkälä tai simpukka: kerää saasteet itseensä.

Tutkija Anna-Lea Rantalaisen tuoreessa kemian väitöstyössä laitetta testattiin ensi kertaa Suomessa veden, maaperän ja sedimentin sekä ilman saastepitoisuuksien tarkkailuun.

Menetelmä mahdollistaa entistä nopeamman ja edullisemman myrkkyseurannan. Esimerkiksi huonosti veteen liukenevien aineiden paljastamiseen on tähän asti tarvittu suuria näytemääriä ja kalliita keräimiä. Ilman mittauksiin on puolestaan tarvittu joko suurtehokeräimiä tai jäkäliä. Jyväskyläläistutkimuksen mukaan keinotekoinen bioindikaattori on omiaan pahasti saastuneisiin kohteisiin, joissa simpukat ja jäkälät eivät pysty elämään.

Robottimato onkii elimistössä

Etanan liikkeitä jäljittelevä, 16 milliä pitkä kolmiosainen robottimato saattaa joskus puhdistaa ihmisen verisuonia sisältäpäin. Ainakin sitä voidaan käyttää ahtaiden putkistojen siivoamiseen.

Madon on kehittänyt tohtori Detlef Riemerin johtama tutkijaryhmä Ilmenaun teknisessä korkeakoulussa Saksassa. Kolmijakoinen robottimato liikkuu kuin etana siirtämällä yhtä jaoketta kerrallaan eteenpäin. Kaksi muuta jaoketta pysyvät sen ajan paikallaan.

Koska mato on tulitikkua ohuempi, se pystyy liikkumaan ahtaissakin paikoissa.

Sellon ääni paremmaksi

Kolmesataa vuotta sitten elänyt italialainen Antonio Stradivari valmisti niin hyviä jousisoittimia, etteivät myöhemmät viulunrakentajat ole kyenneet toistamaan niiden täyteläistä sointia.

Nyt pannaankin sitten insinöörit asialle. Massachusettsin teknisen korkeakoulun MIT:n Media Labissa on kehitetty digitaalisello, jota soitetaan kuin oikeaa selloa mutta jonka ääni tulee supertietokoneesta ja sen käyttämästä neuroverkko-ohjelmasta.

Eri puolilla digitaaliselloa on ilmaisimia, jotka mittaavat muun muassa sormien puristusvoimaa kieliä vasten ja jousen asentoa, sijaintia ja liikettä.

Neuroverkon oppivaan muistiin on tallennettu tietoa mestarisellistien tavasta soittaa. Tämän tiedon pohjalta supertietokone laskee salamannopeasti sellaisen äänen, joka saataisiin, jos digitaalisellon tilalla olisi oikea stradivarius ja jos sitä soittaisi mestari.

Menetelmää kehittänyt tohtori Bernd Schoner myöntää, ettei stradivariuksen sointiin ole vielä päästy, mutta vakuuttaa, että ei se mahdotontakaan ole.

Sisältö jatkuu mainoksen alla