Làng gốm Bát Tràng

Song trong khoảng hơn sáu chục năm vừa qua, đã có những hiểu biết mới về gốm và công nghệ gốm đã phát triển theo một cách mới đặt nền tảng trên cơ sở các phương pháp khoa học và sử dụng các kỹ thuật tinh vi.

Nhờ vậy ngày nay bên cạnh gốm cổ truyền được chế tạo từ các chất khoáng chất sẵn có trong tự nhiên (như đất sét, silica, fenspat), đã xuất hiện những gốm cao cấp đòi hỏi các vật liệu xuất phát được tinh tế ở múc cao song cũng vẫn trải qua những giai đoạn chế biến tương tự: chuẩn bị bột, tạo dáng, dung kết ở nhiệt độ cao (và có khi còn cả ở áp suất cao) để đi đến vật liệu đặc chặt và sau đó làm nhẵn vật thể đã được dung kết để có được hình dạng cuối cùng. Gốm cao cấp còn được gọi là gốm công nghệ cao hay gốm kỹ thuật và thường gọi là gốm tinh trong các ứng dụng về kết cấu.

     Gốm có những ưu điểm lớn như bền mà nhẹ so với kim loại, chịu được nhiệt độ cao, chịu được các tác dụng hóa học, v.v… nhưng lại có những nhược điểm quan trọng như rất giòn, khả năng chống gãy không xác định, v.v.. Để mở rộng phạm vi sử dụng gốm, người ta đã tìm cách giảm bớt hoặc loại bỏ các nhược điểm này.

     Các gốm thường được phân biệt thành gốm kết cấu và gốm chức năng. Gốm Kết cấu được sử dụng trong tuabin khí, động cơ đieden, các bộ phận hoạt động nhiều trong máy cắt gọt, v.v.. Gốm chức năng được sử dụng theo nhiều chức năng khác để làm các dụng cụ như tụ điện, ferit, v.v… Gốm tinh hiện chiếm tỉ lệ không lớn trong thị trường gốm thế giới, song với các ưu điểm đã có và với khả năng nhược điểm lớn là tính giòn sẽ được hạn chế ngày càng nhiều hơn, nó đang là xu hướng nổi bật hiện nay trong phát triển gốm.

     Lịch sử phát triển của vật mài là tiêu biểu cho lịch sử phát triển của gốm kết cấu từ cổ truyền đến các dạng hiện đại ngày nay. Vật liệu mài lúc đầu chỉ đơn giản là các vật liệu tự nhiên như cát hay bauxit mà từ đó người ta làm ra giấy nhám hay bánh mài.

     Sau đó người ta dùng alumin này lại được tinh luyện hơn nữa bằng nấu chảy và đúc khuôn. Bước tiếp theo là tạo hợp kim alumin- zircôn có hiệu quả cao hơn rất nhiều so với các vật liệu cổ truyền đã trở thành thông dụng. Những tiến bộ về chế biến, điều khiển hóa học và hợp kim hóa đã cho phép không ngừng cải tiến các vật liệu này cho đến đầu những năm 80. Bước tiếp theo là cải tiến hơn nữa cách chế biến để đạt được những cấu trúc tinh tế hơn và hiệu năng mài cao hơn nhờ sử dụng Sol-gel để sản xuất nguyên liệu cơ sở.

     Ngoài những vật mài thông thường này, người ta còn tạo ra những vật mài có hiệu năng cao hơn nhờ sử dụng nhựng vật liệu đắt tiền hơn như nitrua bo bậc ba tổng hợp và kim cương nhân tạo. Như vậy là nhờ điều khiển được cấu trúc và bằng tổng hợp hóa học, vật mài ngày nay đã đạt hiệu quả cao hơn nhiều bậc độ lớn so với những vật mài công nghiệp chỉ cách đây vài thập kỷ.

     Trong tương lai, gốm đang hứa hẹn những tiến bộ to lớn trong các ứng dụng cổ truyền như vật mài, vật đựng kim loại lỏng, vật cách nhiệt cũng như trong các lĩnh vực ứng dụng mới ở nhiệt độ vừa phải và ở nhiệt độ cao.

Ở nhiệt độ vừa phải, gốm có thể được sử dụng trong các động cơ nhằm giảm trọng lượng đồng thời nâng cao nhiệt độ làm việc của động cơ, từ đó tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu của xe cộ. Cuối năm 1985, hãng Nissan đã đưa ra rôto hoàn toàn bằng gốm (nitrua silic = Si3N4đầutiên trên thế giới. Ro6to này chịu được tác dụng trực tiếp của những luồng khí 9000C của động cơ xăng.

     Các ưu điểm là: tỉ trọng 3.2 (tỉ trọng của các hợp kim niken là 8.2), nhờ đó mômen quán tính giảm 45%, thời gian hưởng ứng ngắn hơn và xe khỏe hơn. Theo tính toán, dùng động cơ gốm sẽ tiết kiệm được 20% nhiên liệu, tức là 15 tỉ đôla đối với nước Mỹ. Người ta cũng dự kiến vào năm 2000 việc sử dụng gốm trong động cơ sẽ phát triển đến giai đoạn cao nhất với sự ra đời của tuabin có thể làm việc ở 14000C. Với hợp kim thì dù loại tốt nhất cũng rất khó lên quá 10500C trong khi giá thành rất cao (10-15 hơn so với khi dùng gốm chịu được nhiệt độ tới 14000C).

     Cho tới nay, vấn đề lớn đối với gốm kết cấu vẫn còn là thiếu tính dai và chi phí chế biến lớn dẫn đến giá vật liệu quá cao [35]. Vấn đề này có thể giải quyết với việc phát triển những phương pháp chế biến mới. thí dụ như dù tổng hợp hóa học để tạo ra bột xuất phát dưới dạng các hạt rất nhỏ có dạng cầu và đồng đều.