История возникновения и развития керамики от древности до наших дней

Предмет: 
Химия
Автор: 
Дроздов Андрей Анатольевич, доцент химического факультета МГУ
Аннотация: 

Лекция посвящена рассмотрению истории возникновения и развития керамики от глубокой древности до наших дней. Изложение материала проводится по следующему плану:

  1. понятие о керамике
  2. возникновение керамики в неолите
  3. история развития керамики
  4. фарфор
  5. современные керамические материалы
  6. керамика с функциональными свойствами.

Главное внимание на лекции уделено рассказу о современных керамических материалах, включая бронекерамику. Магнитную керамику, нанокерамику. Школьники узнают от древних технологиях производства керамических изделий, о том, как отличить фарфор от фаянса и майолики, о принципах создания современных керамических материалов, о вкладе отечественных ученых в развитие керамики, о возникновении русского фарфора. Лекция адресована школьникам 10 – 11 классов, интересующихся химией, нанотехноологиями, а также историей материальной культуры. В презентации представлены образцы как традиционных керамических изделий, так и современные керамические материалы.

Краткая презентация: 
Вопросы: 

I. Предварительные вопросы.

1) Какие материалы называют керамическими? Приведите примеры
2) Где вы встречаетесь с керамикой в повседневной жизни?
3) Какими общими свойствами обладает традиционная керамика?
4) Какие фарфоровые заводы в России и в других странах вы знаете?

II. Промежуточные вопросы.

1) Что такое керамика? Какими свойствами она обладает?
2) Чем фарфор отличается от фаянса?
3) Почему фарфор в Европе удалось создать лишь в начала 18 века?
4) С какой целью керамику покрывают глазурью?
5) Что такое ангоб?
6) Какие материалы называют абразивными?
7) Какие вещества используют для создания режущей керамики?
8) Что такое карборунд и где он используется?
9) Какими свойствами обладает пьезокерамика?

III. Итоговые вопросы.
1) Что называют керамикой? Как ее получают?
2) Какие виды керамики вы знаете? Охарактеризуйте каждый из них.
3) Дайте краткую характеристику традиционным керамическим материалам?
4) Какова роль каолина и полевого шпата в производстве фарфора?
5) Чем отличается фаянс от фарфора по внешнему виду, структуре, составу, температуре обжига?
6) Сформулируйте требования к оксидам, на основе которых можно поулчать керамику?
7) Расскажите о современных керамических материалах?

Задача. Нанолазеры на основе оксида цинка
Недавно ученые обнаружили, что оксид цинка, выращенный в виде цилиндрических наностержней диаметром 20 – 150 нм (рис), способен выступать в роли миниатюрного полупроводникового источника лазерного излучения. Эффективность работы такого устройства зависит от формы и взаимного расположения стержней друг относительно друга. Форма и размеры нанокристаллов оксида цинка зависят от скорости испарения вещества и положения подложки – основы, на которой происходит рост кристаллов. Добиться параллельного расположения наностержней оксида цинка ученым удалось, используя метод газофазного химического транспорта паров оксида цинка на подложку из нитрида галлия, покрытую тонким слоем золота.
1. Оцените, сколько атомов цинка входит в состав наностержня диаметром 20 нм и длиной 1 мм, если известно, что плотность оксида цинка равна 5,75 г/см3.?
2. Какие методы синтеза оксида цинка вы знаете?
3. На чем основан принцип действия полупроводникового лазера?
4. Какие применения может найти нанолазер?

Дополнительные материалы: 

Литература
1) Учебники 10 – 11 класс (профильный уровень) В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.И. Теренин, В.В. Лунин. Издательство Дрофа.
2) В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.А. Попков, Начала химии, любое изд
3) Н.Я. Турова, Таблицы-схемы по неорганической химии, М., 2010
4) Неорганическая химия в трех томах, под ред Ю.Д. Третьякова, М., Академия, любое издание
5) И.А. Леенсон, Занимательная химия для детей и взрослых, М., Астрель, 2009
6) Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю., Занимательные задания и эффектные опыты по химии, М., Дрофа, 2008
7) А. Л. Бучаченко Нанохимия - прямой путь к высоким технологиям нового века, Успехи химии. 2003 . Т. 72, вып. 5. - С. 419-437
8) В.В. Еремин, А.А. Дроздов, Нанохимия и нанотехнологии, элективный курс для учащихся 10 – 11 классов, М., Дрофа, 2009
9) Технология фарфорового и фаянсового производства, М., 1975

Интернет-ресурсы
http://chem.msu.ru/rus/olimp задания Московской городской олимпиады по химии с 2002 г по настоящее время
http://www.nanometer.ru/ – сайт нанотехнологического сообщества «Нанометр»
http://www.rusnanonet.ru/ - сайт российской нанотехнологической сети
http://www.nanonewsnet.ru - сайт о нанотехнологиях в России
http://mrsec.wisc.edu/Edetc/ –образовательный сайт университета штата Висконсин (США)
http://www.periodictable.ru/ популярный сайт о веществах, фото веществ, видеоролики опытов
http://isc.nw.ru/ сайт керамического общества
http://ru.wikipedia.org/wiki - статья Керамика в википедии

Список тем, которые можно изучать в качестве продолжения лекции «История возникновения и развития керамики от древности до наших дней» или которые связаны с тематикой лекции

1. Нанокерамика – чем она лучше обычной?
2. Химическая технология – силикатная промышленность
3. Химия силикатов и алюминатов
4. Фарфор
5. Развитие керамического производства в России
6. Техническая керамика
7. Современные керамические материалы