Tính chất của gốm là gì

I.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA GỐM VIỆT NAM.Nghề làm gốm là một trong những trong những nghề truyền thống lâuđời nhất của Việt Nam. Kết quả khảo cổ học viết đồ gốm đã được người việtchế tác, sử dụng cách đây khoảng 10.000 năm. Trải qua năm tháng, gốm sứkhông chỉ còn là những đồ dùng thủ công phục vụ nhu cầu thiết yếu trong đờisống con người: chén, nồi, ấm, đĩa mà còn hơn thế, gốm sứ đã trở thành mộtnét đẹp hồn dân tộc, trở thành một vẻ đẹp riêng, một niềm tự hào riêng nóilên cốt cách, tâm hồn của một đất nước.Để làm ra đồ gốm người thợ gốm phải qua các khâu chọn, xử lý và chếđất, tạo dáng, tạo hoa văn, phủ men và cuối cùng là nung sản phẩm. Kinhnghiệm truyền đời của làng gốm Bác Tràng là: ‘nhất xương, nhì da, thứ badạc lò’. Người thợ gốm quan niệm hiện vật gốm không khác nào một cơ thểsống, một vũ trụ thu nhỏ trong đó có sự kết hợp hài hòa của ngũ hành là: kim,mộc, thủy, hỏa, thổ. Sự phát triển của nghề được xem như là sự hành thôngcủa ngũ hành mà sự hành thông của ngũ hành lại nằm trong quá trình laođộng sáng tạo với những quá trình kĩ thuật chặt chẽ, chính xác.Sau đây, xin nêu vài nét khát quát sự có mặt của gốm qua quátrình phát triển lịch sử đất nước:1. Thời tiền sử: những sản phẩm đất nung được phát hiện cho thấy ởgiai đoạn đầu thường thô có pha lẫn cát hoặc các tạp chất khác, được nặnbằng tay, hoa văn đơn giản ở phía ngoài như các vạch chéo, vân sóng, vânchải răng lược... Các hoa văn này được tạo ra khi sản phẩm còn ướt, một sốđược tạo bằng bàn dập hoặc dùng que nhọn để vẽ, vạch.Các nhà chuyên môn cho rằng trong suốt thời gian dài, từ lúc phátminh ra đồ gốm tới đầu thời kỳ đồ đồng, phần lớn gốm được hình thành bởibàn tay của phụ nữ [vân tay để lại trên sản phẩm cho thấy điều đó]; đượcnung ngoài trời, nhiệt độ thường dưới 700ºc. Các sản phẩm gốm thời kỳ nàylà đồ đựng, đồ đun nấu, về cuối ta thấy xuất hiện thêm các loại đồ dùng để ănuống, trang sức.2. Thời kỳ đồ đồng:Ở Việt Nam [cách đây 4000 năm], hầu hết các sản phẩm gốm đượchình thành bằng bàn xoay một cách khá thành thạo, do vậy tạo nên sự phongphú về chủng loại và kiểu dáng sản phẩm: ngoài các sản phẩm đun nấu cònthấy những sản phẩm gốm để chứa đựng, dụng cụ ăn uống, trang sức, côngcụ lao động và gốm mỹ thuật. Về trang trí, gốm đất nung chủ yếu có các hoavăn hình hoạ, nét chìm là chính. Một số sản phẩm được xoa một lớp áo bằngnước đất khác màu nhưng chưa phải men. Các hoa văn trang trí và cách tạodáng của gốm giai đoạn này có ảnh hưởng đến tạo dáng và trang trí trên đồđồng cùng thời.3. Thời đại đồ sắt: gốm đất nung được sản xuất hầu như khắp cácvùng trong nước. Chất lượng gốm còn non lửa và vẫn thô sơ nhưng về tạodáng và trang trí thì chưa có thời kỳ nào đặc sắc và phong phú bằng. Hiện vậtthời kỳ này cho thấy nghề gốm vẫn gắn bó với nghề nông nhưng nam giới đãđóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất.Đến thế kỷ II trước công nguyên Việt Nam bị rơi vào ách thống trị củaphong kiến phương Bắc. Nghề gốm tiếp tục phát triển trên vốn kinh nghiệmcổ truyền, có tiếp thu ảnh hưởng của gốm Trung Hoa. Về chủng loại sảnphẩm, xuất hiện thêm loại gốm kiến trúc như gạch, ngói. Ngoài ra còn có cáctượng động vật nhỏ như lợn, bò với kiểu nặn sơ sài. Phong cách gốm thời kỳnày mang phong cách hán hoặc kết hợp hoa văn việt và hoa văn hán. Nhiềusản phẩm gốm hán khác được cải biên theo phong cách Việt.4. Thời Lý - Trần:Thế kỷ X đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử Việt Nam. Thời kỳ phục hồiđộc lập dân tộc sau hơn mười thế kỷ đô hộ của phong kiến Trung Hoa. Suốtbốn thế kỷ, từ nhà Lý sang nhà Trần, đồ gốm đạt được những thành tựu rựcrỡ. Quy mô sản xuất, chủng loại sản phẩm, chất liệu... Đều được mở rộng.Nhiều loại men được ứng dụng và ổn định về công nghệ. Đặc biệt men trắngcũng xuất hiện ở thời kỳ này ngoài men tro và men đất. Ba yếu tố cơ bản tạonên vẻ đẹp của đồ gốm là hình dáng, hoa văn trang trí, men màu. Sự pháttriển của kỹ thuật và trình độ thẩm mỹ cao đã tạo nên sản phẩm gốm thời kỳnày có ba loại nổi tiếng là gốm men trắng ngà chạm đắp nổi, gốm hoa nâu,gốm men ngọc.Về tạo dáng gốm Lý - Trần ngoài những hình mẫu trong thiên nhiênnhư hoa, quả là cách tạo dáng của những đồ đồng trước đó. Trang trí trêngốm Lý - Trần, hoa văn hình học chiếm vị trí phụ. Những hoạ tiết chính ở đâylà hoa lá, chim, thú, người. Hoa văn trang trí với cách miêu tả giản dị, mộcmạc rất gần gũi với thiên nhiên và con người việt nam. Một đặc điểm nữa lànét chìm được làm "bè" ra, một bên rõ cạnh, một bên biến dần vào sản phẩm,làm chỗ chảy dồn men, tạo nên độ đậm nhạt cho hoạ tiết như trên gốm menngọc hoặc làm giới hạn để tô nâu.Về kỹ thuật, lò nung cho gốm thời Lý - Trần có một bước tiến lớn nhưviệc sử dụng các lò cóc, lò nằm, có khi cả lò rồng để nâng nhiệt độ nung chosản phẩm lên đến 1200ºc – 1280ºc. Việc sử dụng bao nung và kỹ thuật nungchồng bằng con kê [lòng dong] được ứng dụng rộng rãi đối với nhiều loại sảnphẩm đã cho thấy đạt trình độ sản xuất gốm cao cấp, nhất là gốm men ngọc.Nhiều địa phương sản xuất gốm ở Thanh Hoá, Hà Nội, vùng Nam Định...Chứng tỏ sự hình thành gốm tập trung và mang tính chuyên nghiệp.Gốm Lý - Trần đã tạo nên sự chuyển hoá bước đầu giữa yêu cầu sửdụng với chất liệu. Điều này nó thể hiện bước tiến bộ về mặt kỹ thuật và nghệthuật, phản ánh tư tưởng duy lý trong quá trình sáng tạo gốm và ứng dụngnó vào đời sống một cách tốt đẹp nhất, phù hợp nhất.5. Sau thế kỷ 14:Nhiều trung tâm sản xuất gốm chuyên môn hoá nổi tiếng như BátTràng, Thổ Hà, Phù Lãng, Hương Canh, Hàm Rồng, Mỹ Thiện, Phú Vinh...Chứng tỏ sức sống mạnh mẽ của nghề. Nhiều sản phẩm gốm ghi lại địaphương, ngày tháng và người sáng tạo ra nó. Nhiều quốc gia đã nhập gốm từViệt Nam, đặc biệt thợ giỏi của Nhật Bản còn bắt chước gốm của Việt Nam.Tiêu biểu cho kỹ thuật và nghệ thuật gốm Việt Nam thời kỳ này là gốmhoa lam; gốm chạm đắp nổi tinh tế, có bản sắc riêng. Ngoài ra còn có loạigốm vẽ men mà người Nhật thời đó trong trà đạo rất ưa chuộng, gọi là "hồngan nam".Về kỹ thuật, các loại lò rồng cỡ lớn đã được sử dụng khá rộng rãi, nhiệtđộ và chế độ nung, điều khiển lửa một cách chủ động. Loại men tro trấu, trocây được dùng nhiều. Kỹ thuật vẽ hoa đã đạt tới trình độ thành thục, néttrang trí phóng bút mang nhiều chất hội hoạ.Đến thời Gia Long [đầu thế kỷ XIX], nghề gốm có dấu hiệu xuống dốcbởi việc nhập gốm từ Trung Hoa theo các đơn đặt hàng của triều đình Huế.Một vài cơ sở sản xuất gốm ở Biên Hoà, Lái Thiêu đã phát triển một loại gốmmen lửa trung [thường gọi là gốm Biên Hoà] được sử dụng khá rộng rãi ởcác địa phương lân cận. Đầu thế kỷ XX, ở miền Bắc, một vài cơ sở đã nhậpthiết bị từ nước ngoài và nghiên cứu sản xuất đồ sứ, nhưng kết quả khôngđáng kể.Trong những năm chiến tranh chống Pháp và chống Mỹ, người ViệtNam không có điều kiện để phát triển nghề thủ công nói chung và nghề gốmnói riêng. Nghề gốm bị sa sút và có lúc tưởng chừng bị mất nghề. Sau ngàyđất nước thống nhất, hầu hết các nghề thủ công được hồi sinh, trong đó nghềgốm là một nghề đã được khôi phục và phát triển rất nhanh. Nhiều trung tâmgốm trở lại hoạt động sôi nổi và rất năng động như Bát Tràng, Đông Triều,Phù Lãng, Biên Hoà... May mắn thay, các lớp nghệ nhân cũ vẫn còn và các lớpnghệ nhân mới đang xuất hiện. Sản phẩm gốm của Việt Nam từ lâu đã là mộtmặt hàng xuất khẩu có giá trị cao và hôm nay nó còn là một mặt hàng lưuniệm không thể thiếu đối với nhiều du khách gần xa.II.VẬT LIỆU GỐM, GỐM:Khái niệm gốm: là loại vật liệu có cấu trúc tinh thể bao gồm các hợp chấtgiữa kim loại và á kim như kim loại với oxi [các oxit], kim loại với nitơ [ cácnitrua] kim loại với cabon [ các cacbua], kim loại với silic[ các silisua], kimloại với lưu huỳnh [ các sunfua]… liên kết chủ yếu trong vật liệu gốm là liênkết ion tuy nhiên cũng có trường hợp liên kết cộng hóa trị có vai tròchính.Nguyên liệu để sản xuất gốm gồm một phần hay tất cả là đất sét haycaolanh. Phối liệu để sản xuất gốm được tạo hình và sản xuất ở nhiệt độ cao làmcho vật liệu có những tính chất lý hóa đặc trưng. Từ gốm còn được dùng đểchỉ những sản phẩm làm từ vật liệu gốm.III.TÍNH CHẤT CHUNG CỦA GỐM:1. THÀNH PHẦNThành phần chính của đất sét là các khoáng alumôsilicát ngậm nước[nAl2O3.mSiO2.pH2O] chúng được tạo thành do fenspát bị phong hóa. Tùy theođiều kiện của từng môi trường mà các khoáng tạo ra có thành phần khácnhau, khoáng caolinit 2SiO2.Al2O3.2H2O và khoáng montmôrilonit4SiO2.Al2O3.nH2O là hai khoáng quyết định những tính chất quan trọng củađất sét như độ dẻo, độ co, độ phân tán, khả năng chịu lửa v.v.Ngoài ra trong đất sét còn chứa các tạp chất vô cơ và hữu cơ như thạchanh [SiO2], cacbonat [CaCO3, MgCO3], các hợp chất sắt Fe[OH]3, FeS2, tạp chấthữu cơ ở dạng than bùn . Màu sắc của đất sét là do tạp chất vô cơ và hữu cơquyết định.2. TÍNH CHẤT CƠ BẢNTính chất chủ yếu của đất sét là tính dẻo do đất sét có cấu tạo dạng lớp,có khả năng trao đổi ion và hấp thụ nước nên khi nhào trộn với nước thì đấtsét sẽ bị hidrat hóa tạo thành các lớp nước bao quanh dưới tác dụng củangoại lực ác lớp đất sét trượt lên nhau.Sự co thể tích khi nung và khi sấy khô. Hiện tượng co thường đi đôi vớihiện tượng nứt, tách, cong vênh. Độ co rút được tính bằng phần trăm thể tíchsau so với thể tích ban đầu khoảng 5-18%.Sự thay đổi tính chất hóa lý của đất sét sau khi nung: do đất sét gồmnhiều khoáng chất khi gia nhiệt sẽ xảy ra nhiều quá trình hóa lý như: sự mấtnước [lý học], biến đổi thành phần khoáng, biến dổi cấu trúc tinh thể hoặcthù hình, tạo pha mới và gây kết khối. Do đó, sau khi nung thành phầnkhoáng cơ bản của vật liệu gốm là mulit 3Al2O3.2SiO2 [A3S2] đây là khoánglàm cho sản phẩm có cường độ cao và bền nhiệt.3. TÍNH CHẤT KHÁCNgoài ra, vật liệu gốm còn có đặc tính cơ, tính xốp, tính nhiệt, tính từ vàtính quang, tính điện .3.1. Về đặc tính cơ: vật liệu gốm có độ rắn cao nên được dùng làm vậtliệu mài, vật liệu giá đỡ...3.2. Về đặc tính xốp: thể hiện ở khả năng trương nở thể tích lớn do kiểucấu trúc dạng vảy chồng khít lên nhau, tạo điều kiện cho các phân tử nướcdễ bám vào khoảng không gian trống và làm tăng thể tích lên 16 lần so vớiban đầu.3.3. Về đặc tính nhiệt: vật liệu gốm có nhiệt độ nóng chảy cao, đặc biệt làhệ số giãn nở nhiệt thấp nên được dùng làm các thiết bị đòi hỏi có độ bềnnhiệt, chịu được các xung nhiệt lớn [lót lò, bọc tàu vũ trụ... ]3.4. Về đặc tính từ: Đặc tính từ của vật liệu gốm rất đa dạng. Ta có thểtổng hợp được gốm nghịch từ, gốm thuận từ, gốm sắt từ, gốm phản sắt từvới độ từ cảm thay đổi từ 0 đến 10 và phụ thuộc rất đa dạng vào nhiệt độcũng như từ trường ngoài.3.5. Về đặc tính quang: do trong thành phần đất sét có mặt các oxit kimloại nhóm II đến nhóm VIB như ZnO, Ti2O, BaTi3O… được dùng làm chấtxúc tác quang hóa.Ta có thể tổng hợp được các loại vật liệu có các tính chất quang họckhác nhau như vật liệu phát quang dưới tác dụng của dòng điện [chất điệnphát quang], vật liệu phát quang dưới tác dụng của ánh sáng [chất lânquang] hoặc các loại gốm sử dụng trong thiết bị phát tia laze.3.6. Về đặc tính điện: độ dẫn điện của vật liệu gốm thay đổi trong mộtphạm vi khá rộng từ dưới 10 Ω-1cm-1 đến 10−12 Ω-1cm-1 .Có loại vật liệu gốm trong đó phần tử dẫn điện là electron như trong kim loại,cũng có loại vật liệu gốm trong đó ion đóng vai trò là phần tử dẫn điện. Do đóta có thể tổng hợp nhiều loại vật liệu gốm kỹ thuật điện khác nhau như gốmcách điện, gốm bán dẫn điện, gốm siêu dẫn điện,...Tính chất vật liệu gốm không phải chỉ phụ thuộc vào thành phần hoáhọc [độ nguyên chất, lượng và loại tạp chất có trong đó] mà phụ thuộc khánhiều vào trạng thái cấu trúc của nó:- Đơn tinh thể có cấu trúc lớn- Dạng bột có cấp hạt xác định [nanô, micrô, mili,... ]- Dạng sợi có kích thước xác định [micrô, mili,... ]- Khối đa tinh thể thiêu kết từ bột- Dạng màng mỏng có độ dày rất bé cỡ nanô, micrô, miliVí dụ cùng thành phần hoá học là nhôm oxit nhưng sản phẩm dướidạng khối đơn tinh thể α-Al2O3 thì rất trơ về hoá học, có độ rắn cao đượcdùng làm đá quý [khi có lẫn một lượng tạp chất nào đó], làm kim đĩa hát, làmcác ổ gối đỡ. Nếu sản phẩm dưới dạng vật liệu xốp γ-Al 2O3 thì có dung tíchhấp phụ lớn được dùng làm chất mang xúc tác. Nếu sản phẩm dưới dạngmàng mỏng có độ bền hoá học cao được dùng để phủ gốm. Nếu sản phẩmdưới dạng sợi được dùng làm cốt cách nhiệt cho gốm kim loại. Nếu sản phẩmdưới dạng bột α-Al2O3 hoặc bột α-Al2O3 rồi tiến hành thiêu kết thành khối thìIV.được dùng làm vật liệu cắt gọt, bột mài...CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐM:Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, mỗi phương pháp chophép tổng hợp được ưu tiên dưới những dạng sản phẩm khác nhau [đơn tinhthể có kích thước lớn, bột đa tinh thể có cấp hạt xác định [nanô, micrô, mili],màng mỏng, dạng sợi...]. Do đó xuất phát từ lĩnh vực sử dụng, từ yêu cầudạng sản phẩm, điều kiện phòng thí nghiệm ta lựa chọn phương pháp thíchhợp.Vật liệu gốm đã góp phần đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển củamọi ngành khoa học kỹ thuật và công nghiệp cuối thế kỷ XX như công nghệvật liệu xây dựng, công nghệ chế tạo máy, giao thông vận tải, công nghệthông tin, kỹ thuật điện, từ, quang, công nghệ chinh phục vũ trụ... Đến lượtmình, nhờ sự phát triển đặc biệt nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và côngnghệ cuối thế kỷ XX, nó đã góp phần cho việc xây dựng nhiều phương pháphiện đại để tổng hợp được nhiều dạng vật liệu mới có cấu trúc và tính chấtđặc biệt.Có nhiều cách phân loại phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, sau đây làmột số cách phân loại1. DỰA VÀO SẢN PHẨMPhân thành:- Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng bột [nanô, micrô, mili,... ];- Thiêu kết bột gốm thành linh kiện mong muốn;- Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng màng mỏng;- Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng sợi.2. DỰA VÀO ĐIỀU KIỆN KĨ THUẬTPhân thành:- Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao;- Phương pháp tổng hợp dưới áp suất cao;- Phương pháp tổng hợp có sử dụng pha hơi...3. TRONG TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU NÀYChúng tôi phân thành các phương pháp sau:3.1. Phương pháp gốm truyền thống: Thực hiện phản ứng giữa các pharắn ở nhiệt độ cao. Sản phẩm của phương pháp này thông thường dưới dạngbột có cấp hạt cỡ milimet. Từ sản phẩm đó mới tiến hành tạo hình và thựchiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ thể. Đây là phương pháp được pháttriển lâu đời nhất nhưng sang thiên niên kỷ này vẫn được áp dụng rộng rãi.3.2. Các phương pháp precursor: phương pháp này dùng thủ thuật hoáhọc để tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng nhằm tăng tốc độ phảnứng và hạ nhiệt độ phản ứng. Các phương pháp này thường cho sản phẩmgốm dưới dạng bột mịn hơn sản phẩm thu được theo phương pháp gốmtruyền thống, có thể đạt tới cấp hạt micrô.Tuỳ theo mức độ phân tán các chất phản ứng có thể phân thành haiphương pháp precursor là:3.2.1. Phương pháp precursor phân tử: gồm có phương pháp đồng kết tủavà phương pháp sol-gel.3.2.2. Phương pháp precursor nguyên tử: gồm có phương pháp đồng tạophức [phức đa nhân] và phương pháp kết tinh tạo dung dịch rắn.3.3. Phương pháp sol-gel: phương pháp này cũng thực hiện việc tăng mứcđộ khuếch tán các chất tham gia phản ứng dưới dạng phân tử, nhưng cơ sở líthuyết của phương pháp này có nhiều nét đặc thù riêng và đặc biệt là phươngpháp này có thể tổng hợp được vật liệu gốm dưới dạng bột micrô, nanô,màng mỏng, dạng sợi, do đó được tách ra thành một phương pháp độc lập.3.4. Phương pháp kết tinh từ pha lỏng đồng thể hoặc từ pha thuỷ tinh:Dựa vào giản đồ trạng thái cân bằng giữa pha lỏng và pha rắn để kết tinh.Phương pháp này cho sản phẩm gốm dưới dạng tinh thể lớn [đơn tinh thểhoặc đa tinh thể], hoặc sản phẩm dưới dạng gốm - thuỷ tinh [GlassCeramics].3.5. Phương pháp thực hiện phản ứng xâm nhập, hoặc phản ứng traođổi ion trên nền của một cấu trúc mở đã có sẵn: Đây là một phương phápcho phép tổng hợp được nhiều hợp chất mới phần lớn dưới dạng bột.3.6. Phương pháp điện hoá và phương pháp hoá học mềm [SoftChemisty]: Các phương pháp điện hoá cho phép tạo được vật liệu dưới dạngmàng mỏng hoặc những dạng đơn tinh thể có góc cạnh rất hoàn chỉnh. Sửdụng thủ thuật thực nghiệm đặc biệt của hoá học có thể tổng hợp được nhiềuhợp chất có mức oxi hoá bất thường và cấu trúc đặc biệt. Sản phẩm của cácphương pháp này chủ yếu dưới dạng bột.3.7. Các phương pháp sử dụng áp suất cao và phương pháp thuỷ nhiệt:phương pháp này cho phép chế tạo được chất rắn có kiểu phối trí mới, kiểuliên kết mới và trạng thái oxi hoá bất thường. Thực hiện phản ứng trong cácnồi hấp cho phép thu được những đơn tinh thể có kích thước lớn.3.8. Các phương pháp có sự tham gia của pha hơi: như phương phápCVT [Chemical Vapor Transport], phương pháp CVD [Chemical VaporDecomposition], phương pháp CPE [Chemical Phase Epitaxy], phương phápMBE [Molecular Beam Epitaxy] cho phép chế tạo được nhiều loại vật liệugốm rất đa dạng: bột nanô, màng mỏng với bề dày nanô, mircô... xen kẽnhau...3.9. Các phương pháp nuôi đơn tinh thể: phương pháp này cho phép chếtạo được những tinh thể hoàn chỉnh có kích thước lớn với độ nguyên chấtcao. Hầu hết các phương pháp chế tạo vật liệu đều liên quan đến việc thựchiện phản ứng giữa các pha rắn. Do đó, trước khi giới thiệu các phương phápchúng tôi nhận thấy cần thiết phải trình bày một số nét lý thuyết về phản ứnggiữa các pha rắn là những vấn đề còn ít được nói đến trong giáo trình hoá vôcơ và hoá lý của chúng ta. Tài liệu này nhằm phục vụ cho những nhà hoá học,vật liệu học quan tâm đến vật liệu gốm, trong đó đối tượng chủ yếu là sinhviên và học viên cao học đi về lĩnh vực vật liệu.V.GỐM DÙNG TRONG KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ, VÔ TUYẾN:Các ngành công nghiệp điện tử toàn cầu sẽ không tồn tại mà không có đồgốm. Các loại gốm sứ có tính chất điện bao gồm cả cách điện, bán dẫn, siêu dẫnvà áp điện rất quan trọng với các sản phẩm như điện thoại di động, máy vi tính,truyền hình, và các sản phẩm điện tử tiêu dùng khác.1. GỐM SỨ CÁCH ĐIỆN1.1. Khái niệmSứ là vật liệu gốm mịn, không thấm nước, thường có màu trắng. học cao,tính ổn ổn định nhiệt và hóa học tốt.Sứ điện là các vật liệu sứ cách điện dùng trong kĩ thuật điên, chủ yếu là cácloại thiết bị cho đường dây truyền tải điện.1.2. Tính chấtGốm sứ cách điện được làm bằng chất liệu đất nung có độ bền cao, sứ cáchđiện được sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp hay các công trình điện 24,35, 110, 220 và 550kV. Không chỉ có độ bền, sứ gốm còn có sức chịu nhiệt lớn,khả năng chống chịu với thời tiết khắc nghiệt tốt hơn sứ thủy tinh hay sứpolymer, được sử dụng trong môi trường kể cả sương muối.1.3 Phân loại và ứng dụngSứ cách điện thường được thiết kế và sản xuất cho cấp điện áp nhất định vàđược chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanhcái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫnxuyên qua tường hoặc nhà.1.3.1. Sứ xuyên1.3.2. Sứ traoThường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dâyvượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo.1.3.3. Sứ treoCó thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài vàchịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và sốlượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việcdùng chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằngcách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ.Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song,khi tăngcường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứđứng được thực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyêndụng.Việc kẹp dây vào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyêndụng.Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩasứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau.Ta cũng có thể thấy sứ cách điện trong một số loại tụ điện yêu cầu điệnáp đánh thủng lớn.Ngoài ra các sản phẩm này còn được sử dụng rộng rãi trong điện thoạidi động, hệ thống định vị tự động và mấy nghe nhạc cầm tay.Trong bugi của động cơ, ngoài vai trò cách điện những sản phẩm nàycòn có đặc tính chịu nhiệt cao cũng như trơ với môi trường. Thường được sửdụng để sản xuất các bộ phận của máy bay, trực thăng, ô tô, …2. GỐM ÁP ĐIỆN2.1. Khái niệm:Là loại vật liệu gốm có tính chất áp điện như BaTiO 3,PbTiO3…2.2. Tính chất áp điện:Khi áp vào vật một trường điện thì nó biến đổi hình dạng và ngược lại khidùng cơ học tác động vào nó thì nó tạo ra dòng điện. Nó như một máy biếnđổi trực tiếp từ điện năng sang cơ năng và ngược lại. Nếu như theo chiềuhướng thuận, có nghĩa là tác dụng lực lên vật thì sẽ sinh ra điện và ngược lạilà áp điện nghịch: sẽ làm cho vật thay đổi kích thước.- Gốm áp điện còn được nghiên cứu về tính quang điện tử dùng trong kĩ thuậtlaze.2.3. Quy trình công nghệ cơ bản:Trộn đồng nhất PbO-ZrO2-TiO3Nghiền ướt với ethanolSấy khô 80Sàng rungTạo hình [ đúc, đùn] thêm chất kết dính hữu cơNung kết khối [1200-]Cụ thể các giai đoạn như sau:Thường nghiền trộn bằng phương pháp nghiền ướt trong máy nghiềnbi và sử dụng máy nghiền rung để oxit tránh bị nhiễm bẩn, thể tích nước phảiđủ để đảm bảo hỗn hợp ở dạng chảy lỏng, thường là 100-200% thể tích củabột, có thể thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mongmuốn. Thêm vào acceptors dopants tạp ra lỗ trống oxi [ anion] tạp thành PTZcứng có hằng số điện áp thấp nhưng làm giảm thiệt hại vật liệu, là đầu dòsiêu âm. Thêm vào acceptors dopants tạo ra lỗ trống kim loại[cation] tạothành PTZ mềm có hằng số điện áp cap hơn PTZ cứng nhưng lại thiệt hại lớnma sát nội trong vật liệu, làm thiết bị truyền động, đầu dò trong viễn thám,điện năng thấp.Ta xử lý nguyên liệu theo tuần tự các quy trình:+ Trộn oxit: trộn BaCO3 với TiO2 ở nhiệt độ khoảng 1100 , kích thướchạt khoảng micromet, sau đó là quá trình Oxalate giúp chúng ta có thể dễđiều chỉnh tỉ lệ Ba/Ti, tạo các bán tinh thể BT kích thước khoảng 10micromet.+ Tiếp tục xử lý Alkoxide: trộn Ba[OH]2 với Ti[OH]3 , dựa vào điều kiệncơ chế phản ứng, có thể tạo thành những đơn tinh thể kích thước 50nm. Tổnghợp lớp nước hóa họa[ Hydrothermal Synthesis]: tạo các lớp điện môi kíchthước bé hơn 3 micromet.Xử lý nhiệt trước khi nung: tạo oxit hoạt tính, đảm bảo độ đồng đều củaphối liệu, sau đó nghiền lại thành bột rồi đem tạo hình.Tạo hình: có nhiều phương pháp tạo hình:- Nén khô- Nén đẳng hìn thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mìnhmong muốn. thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mongmuốn. thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mongmuốn.- Đùn….Xử lý nhiệt độ cao, nung kết khối:Thường nung ở nhiệt độ khoảng 0.8Tnc, với Tnc là nhiệt độ nóng chảycủa phối liệu, đây là giai đoạn quan trọng nhất, các cation sẽ khuyết tán vàocác lỗ trống, sai sót, tạo thành cấu trúc áp điện.Tại giai đoạn nung kết khối vì tránh cho chì bay hơi làm thay đổi tỉ lệchì trong hỗn hợp cần nung thiêu kết trong lò kín. Mặc dù vậy vẫn tổn thấy 23% chì so với ban đầu.2.4. Một số ứng dụng của gốm áp điện:Gốm áp điện hiện nay được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật và trong đờisống. Xu hướng hiện nay là nghiên cứu gốm PZT[PbO-ZrO 2-TiO3] chứa cácphụ gia khác nhau nhằm tạo ra các vật liệu mới đáp ứng các lĩnh vực trongđời sống.2.4.1. Thiết bị cảm biếnGốm áp điện có thể được sử dụng như cảm biến ứng suất và cảm biến gia tốc,do hiệu ứng áp điện trực tiếp. Nó có vai trò vô cùng to lớn trong công nghệnghiên cứu vật liệu nano, cảm biến những thay đổi khoảng cách, lực vô cùngbé, chế tạo vật liệu từ, chế tạo các bảng mạch, vi mạch điện tử… có ý nghĩa vôcùng quan trọng không thể thay thế được trong ngành vật liệu điện tử ngàynay.Chế tạo các Cantilever cho các mày phân tích nano[ AFM, STM…]2.4.2. Đầu dò siêu âmỨng dụng rất nhiều trong lĩnh vực quân sự. Siêu âm dò quét rất hữu íchtrong ngành điện tử y tế cho lâm sang các ứng dụng khác nhau, từ chẩn đoánđể điều trị và phẩu thuật: dựa trên các lĩnh vực siêu âm tiếng dội. Đầu dò siêuâm chuyển đổi năng lượng điện vào mẫu cơ khí khi tạo ra một xung âm thanhvà chuyển đổi năng lượng cơ học thành tín hiệu điện khi phát hiện sóng tánxạ. Những tiếng vang thay đổi cường độ theo các loại mô hoặc cấu trúc cơthể, do đó tạo ra hình ảnh.2.4.3. Bộ phận đánh lửa khíĐiện áp cao trong gốm áp điện, dưới áp lực cơ khí có thể gây ra tìnhtrạng bắt lửa và bốc cháy khí. Có hai điều kiện để ứng dụng lực cơ khí, hoặcbằng một ứng dụng bang xung nhanh hoặc tăng dần, liên tục.2.4.4. Thiết bị truyền động••Máy in kim là sản phẩm đầu tiên thương mại hóa rộng rãi bằng cách sử dụnggốm sứ thiết bị truyền động.Động cơ pieze3. GỐM TỤ ĐIỆNSứ tụ điện yêu cầu quan trọng nhất là bền điện và bền kéo . Sứ điệnthường phải là các loại sứ cứng. Độ bền điện môi phụ thuộc vào :- Thành phần.-Cấu trúc vật liệu.- Hình dạng sản phẩm.Sứ điện thường phải có hình dạng rất đặc biệt nhằm kéo dài đường có thểdẫn điện giữa hai điện cực.Các loại sứ điện thường có tráng men để nâng cao độ bền cơ và độ bềnđiện. Màu men thường có màu tối để tăng khả năng hấp thụ nhiệt, giảmnhanh lượng ẩm bám trên bề mặt. Hình dạng sứ: thường không có dạng gócnhọn để tranh hiện tượng điện tích tập trung.4. GỐM TỪ TÍNH4.1. Khái niệm:Là một loại hợp chất gồm oxit sắt từ Fe2O3 hoặc Fe3O4 kết hợp với một haynhiều nguyên tố kim loại.4.2. Tính chất:Chúng đều là những hợp chất không dẫn điện, từ tính cao và chịu nhiệt độcao.Kháng từ thấp có nghĩa là từ hóa của vật liệu có thể dễ dàng đảo ngượchướng mà không tiêu hao năng lượng4.3. Quy trình sản xuất:4.3.1. Chu trình sản xuất gốm từ tính caoFerrite Nam châm có từ tính cao [Magnets Ceramic] được sản xuất bởi nungthiêu kết [ở giữa 1.000-1.350oC] là một hỗn hợp của sắt oxit [Fe2O3] và stronticacbonat [SrCO3] hoặc bari cacbonat [BaCO3] để tạo thành một oxit kim loại.Trong quá trình nung, các hóa chất khác như coban [Co] và lanthanum [La]được thêm vào để cải thiện hiệu suất từ. Sau đó, sản phẩm được làm lạnh vàxay tạo thành các hạt nhỏ có kích thước 2μm.SrCO3 + Fe2O3 → SrOFe2O3 + CO2SrOFe2O3 + 5Fe2O3 →SrO.6[Fe2O3]BaCO3 + Fe2O3 → BaOFe2O3 + CO2BaOFe2O3 + 5Fe2O3 → BaO.6[Fe2O3]Tiếp đó, bột được ép khô hay ướt, sấy khô và tái thiêu kết. Trong giaiđoạn này, ta đưa vào một từ trường bên ngoài vào áp lên vật liệu bột để sắpxếp các hạt bột thành từng dòng. Trong khi các lực từ tính đang được áp lênvật liệu, bột được ép từ phía trên và dưới cùng với búa thủy động hoặc cơ khíđể nén nó để trong vòng khoảng 0,125 inch [0,32 cm] áp lực của búa haymáy cơ khí là khoảng 10.000 psi đến 15.000 psi [70 MPa đến 100 MPa].Sau đó, đến quá trình nén bột kim loại để biến chúng thành hợp chất.Quá trình này thường gồm 3 giai đoạn:Trong giai đoạn đầu, các vật liệu nén dược làm nóng ở nhiệt độ thấp, hơiTrong giai đoạn thứ hai, nhiệt độ được nâng lên khoảng 70-90% trong nhữngđiểm nóng chảy của hợp kim kim loại và giai đoạn này diễn ra trong vài giờhoặc vài ngày để các hạt nhỏ liên kết với nhau.Giai đoạn cuối cùng, các nguyên liệu được làm lạnh xuống từ từ dưới sự kiểmsoát từng khoảng nhiệt độ.Quá trình ủ: Các hạt kết dính sau khi trải qua hệ thống sưởi và làm mátsẽ được đem đi ủ. Giai đoạn này giúp loại bỏ hoàn toàn các tạp chất dư vàtăng dộ từ tính.Cuối cùng là quá trình gia công và từ hóa: làm cho bề mặt nhẵn bóng,phủ lớp bảo vệ bên ngoài, các vật liệu tiếp tục nạp năng lượng điện từtrường nó giúp gắn kết các nhóm nguyên tử bên trong vật liệu tạo thành mộtnam châm vĩnh cửu mạnh.4.3.2. Chu trình sản xuất gốm từ tính mềm:4.3.2.1.Trộn bộtTrong trộn hoạt động, các muối của các kim loại [trong biểu mẫu củacác oxit hoặc cacbonat] được kiểm tra độ tinh khiết [ppm]. Nguyên liệu có dộtinh khiết cao rất cần thiết để sản xuất lõi.+ Trộn ướt [nước được sử dụng để hòa trộn]:[I] Trọng lượng của bột khô [oxit sắt, mangandi-oxit và oxit kẽm] = 2,0 kg.[II] Trọng lượng của nước khử ion hóa= 5 kg[III] Thời gian trộn= 8 GiờSau 8 giờ. trộn, bùn khô vào lò nướng ở 150 ℃ trong đêm đó cho bộtkhô và hỗn hợp.4.3.2.2. Thiêu kếtSau khi trộn, bột được nung tại một nhiệt độ khoảng 75% nhiệt độthiêu kết. Bột sẽ được đưa vào các khay nhỏ để thiêu đốt và nâng nhiệt độ lên950℃ đồng thời cho Mn, Ni, Zn vào. Trong thời gian muối cacbonat là chuyểnđổi thành oxit và các tạp chất bị bốc hơi. Độ co rút của sản phẩm giảm xuốngcòn 17-18% thay vì 20-21%, điều này làm giảm khả năng hình thành các vếtnứt trong khi làm mát sản phẩm thiêu kết.4.3.2.3 Nghiền••••Nghiền ướt được thực hiện trong máy cuộn nghiền. Hoạt động nàytương tự như hoạt động trộn ướt chỉ khác ở thời gian thực hiện, máy chạykhoảng 20- 24 tiếng, thay vì 8 tiếng để đảm bảo giảm kích thước hạt từ 26μm.Hỗn hợp tiếp tục được nung và thiêu kết Mn-Zn giúp tăng mật độ lênmức tối đa [4,95g/cm3] và kích thước hạt trung bình là 8- 10μm tăng độthấm.4.3.2.4. Sấy phunTrong khi phun khô, bùn ferrite được truyền qua một hai vòi phun chấtlỏng: Poly vinyl alcohol [PVA] được sử dụng như một chất kết dính. Glycerinđược sử dụng để bôi trơn và nước được sử dụng để cung cấp một số độ ẩm.Tất cả những thành phần này được trộn đồng nhất.Đối với một kích thước lô 200 kg. Hàm lượng phụ gia như sau:Poly Vinyl Alcohol = 1.50 Kg.Nước / Spirit = 8,0 Kg.Glycerin = 1,0 Kg.Lưới kích thước của hạt = 40-150 gritz4.3.2.5. NénGiai đoạn được thực hiện trên máy ép cơ khí, thủy lực hoặc đẳng tĩnh.Lực nén khoảng từ 2 tấn đến 100 tấn tùy vào diện tích mặt cắt ngang của cácchất. hoạt động này ảnh hưởng tới sự hình thành vết nứt và sự biến dạng củasản phẩm trong quá trình thiếu kết cũng như tính thấm của sản phẩm.4.3.2.6. Thiêu kếtĐây là bước rất quan trọng trong việc sản xuất. Ở giai đoạn này, cácsản phẩm đạt được tính chất cơ học tốt Quá trình thiêu kết của ferritesmangan-kẽm cần kiểm soát thời gian, nhiệt độ và không khí tại mỗi giai đoạncủa chu trình thiêu kết.Sưởi ấm dần từ nhiệt độ phòng đến khoảng 800℃ lúc này các tạp chất, độẩm dư, chất kết dính và chất bôi trơn được đốt cháy.Nhiệt độ đang tiếp tục tăng lên đạt 1325-1375℃, trong khi nhiệt độ tăng tađưa một dòng khí không có tính oxi hóa nhu nitrogen vào trong lò nung đểgiảm lượng oxygen trong không khí lò nhằm đảm bảo chất lượn Mn-Zn.Công doạn cuối là ủ thành phẩm ở 800℃ trong 2 tiếng.4.3.2.7. Gia côngCác lõi ferrit bị nghiền bởi bánh xe kim cương và tạo thành hình dạngnhất định.4.4.Phân loại và ứng dụngGốm từ tính[ ferrit hay ceramic magnets] được chia thành 2 loại:4.4.1. Gốm từ tính cứng4.4.1.1. Thành phầnNgoài oxit sắt còn có các hợp chất khác gồm bari cacbonat [BaCO 3], stronticacbonat [SrCO3] và các hợp chất chứa bari hay stronti như:Strontium ferrite, SrFe12O19 [SRO.6Fe2O3], được sử dụng trong động cơ điệnnhỏ, các thiết bị vi sóng, ghi âm phương tiện truyền thông, phương tiệntruyền thông magneto-quang, viễn thông và các ngành công nghiệp điện tử.Bari ferit, BaFe12O19 [BaO.6Fe2O3], một nguyên liệu phổ biến cho các ứng dụngnam châm vĩnh cửu. ferrites Bari là gốm sứ ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm vàchống ăn mòn. Chúng được sử dụng trong nam châm loa và phương tiện đểghi âm từ tính như thẻ từ.Cobalt ferrite, CoFe2O4 [CoO.Fe2O3], được sử dụng trong một số phương tiệntruyền thông để ghi âm từ tính.4.4.1.2. Ứng dụngGốm từ tính độ cứng cao có độ kháng từ cao nên chúng thường được sử dụngcho các thiết bị như đệm nam châm tủ lạnh, đệm loa phóng thanh, động cơđiện nhỏ, bảng hiển thị và các thiết bị không dây [tai nghe] . Ngoài ra, chúngđược sử dụng trong các dây cáp máy tính nhằm ngăn chặn tiếng ồn điện ởtần số cao [ nhiễu tần số vô tuyến].4.4.2. Gốm từ tính mềm4.4.2.1. Thành phầnNgoài oxit sắt còn có chứa các hợp chất niken, kẽm và mangan.Ferrit MnZn được sử dụng đối với các thiết bị có tần số dưới 5HzFerrit NiZn thường được sử dụng trong các thiết bị có điện trở suất lớn hơnso với ferrit MnZn và có tần số 1Hz4.4.2.2. Ứng dụngCó độ kháng từ thấp. Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tửđể làm lõi cho cuộn cảm và biến áp, trong các chi tiết máy của lò vi sóng, sơnradar tạo lớp phủ bên ngoài máy bay tàng hình [quân đội].5. GỐM BÁN DẪN5.1. Khái niệm vật liệu bán dẫnNgày nay chất bán trở thành một nguyên liệu không thể thiếu chonhiều thiết bị điện tử cũng như hạ tầng xã hội, nó đang tích cực hỗ trợ chocuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chất bán dẫn có vai trò quan trọng trongviệc điều khiển các thiết bị trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ điều hòakhông khí, nâng cao sự an toàn của ô tô, điều trị phẫu thuật bằng laser, chămsóc y tế và nhiều ứng dụng khác nữa. Thêm vào đó, những tiến bộ của côngnghệ bán dẫn đã giúp chúng ta tối ưu hóa hệ thống, thu nhỏ thiết bị và tiếtkiệm năng lượng, giúp ích cho việc bảo vệ môi trường toàn cầu, đem lại cuộcsống an toàn và thoải mái và mở ra tương lai thịnh vượng.Chất bán dẫn đã được phát hiện từ thế kỷ 19. Năm 1940, bóng bán dẫnđầu tiên đã được phát minh. Các Radio thời đó đang sử dụng đèn chân không,đã được thay bằng bóng bán dẫn giúp thu nhỏ kích thước một cách đáng kểđể trở thành di động.Silic là một chất bán dẫn được biết đến rộng rãi. Linh kiện điện tử sửdụng chất bán dẫn được gọi là thiết bị bán dẫn, chúng bao gồm cả các vimạch, đó là một mạch tích hợp nhiều bóng bán dẫn. Thiết bị bán dẫn đượcgắn bên trong nhiều thiết bị điện tử, chúng là một thành phần quan trọngđang hỗ trợ hàng ngày cuộc sống của chúng ta.5.2. Đặc tính của vật liệu bán dẫnCái tên "bán dẫn" được biết đến rộng rãi, vậy chất bán dẫn là gì?Chất bán dẫn là những chất có tính chất điện đặc biệt. Một chất cho phépdòng điện chạy qua được gọi là chất dẫn điện, và một chất không cho dòngđiện chạy qua được gọi là chất cách điện. Chất bán dẫn là những chất có tínhchất dẫn điện ở mức trung gian giữa chất chất dẫn điện và chất cách điện.Tính dẫn điện của một chất được đặc trưng bởi giá trị điện trở suất. Các chấtdẫn điện như vàng, bạc và đồng có điện trở suất nhỏ và dễ dàng cho dòngđiện chạy qua. Các chất cách điện như cao su, thủy tinh, gốm sứ có điển trởsuất cao và khó cho dòng điện đi qua. Chất bán dẫn có tính chất dẫn điện ởkhoảng giữa của 2 loại nói trên. Giá trị của điện trở suất có thể thay đổi theonhiệt độ, ví dụ: với chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp, chúng gần như không chodòng điện đi qua, nhưng khi nhiệt độ tăng chúng lại cho dòng điện đi qua mộtcách dễ dàng.Các chất bán dẫn tinh khiết không chứa tạp chất gần như không dẫnđiện. Nhưng khi được pha tạp thêm bằng một số tạp chất chúng lại trở lêndẫn điện và cho dòng điện đi qua chúng một cách dễ dàng.Chất bán dẫn bao gồm một nguyên tố duy nhất được gọi là chất bándẫn nguyên tố, ví dụ chất bán dẫn phổ biến nhất là silic. Mặt khác, Các chấtbán dẫn được tạo thành từ hai hay nhiều thành phần được gọi là hợp chấtbán dẫn, và được sử dụng trong các laser bán dẫn, điốt phát sáng, vv...5.3. Vật liệu bán dẫn trong cuộc sống hàng ngàyChất bán dẫn được sử dụng như thế nào? Vì chất bán dẫn không đượcbày bán một cách phổ thông trong các cửa hàng giống như các thiết bị điện,nên nó có thể khó hình dung với nhiều người, nhưng trong thực tế, nó đượcsử dụng trong rất nhiều thiết bị điện.Ví dụ, cảm biến nhiệt độ được trong điều hòa không khí được làm từchất bán dẫn. Nồi cơm điện có thể nấu cơm một cách hoàn hảo là nhờ hệthống điều khiển nhiệt độ chính xác có sử dụng chất bán dẫn. Bộ vi xử lý củamáy tính CPU cũng được làm từ các nguyên liệu chất bán dẫn. Nhiều sảnphẩm tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủlạnh và bóng đèn LED cũng sử dụng chất bán dẫn.Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn cũng đóng một vai tròtrung tâm trong hoạt động của các máy ATM, xe lửa, internet, truyền thôngvà nhiều thiết bị khác trong cơ sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn như trong mạnglưới y tế được sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe người cao tuổi,vv... Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm năng lượng,thúc đẩy việc bảo tồn môi trường toàn cầu. Với phạm vi ứng dụng của mình,các chất bán dẫn đã mang lại cho chúng ta cuộc sống cuộc sống thoải mái.Chất bán dẫn là vật chất có điện trở suất nằm ở giữa trị số điện trởsuất của chất dẫn điện và chất điện môi khi ở nhiệt độ phòng: ρ = 10-4 ÷ 107Ω.mTrong kỹ thuật điện tử chỉ sử dụng một số chất bán dẫn có cấu trúc đơn tinhthể, quan trọng nhất là hai nguyên tố Gecmani và Silic. Thông thườngGecmani và Silic được dùng làm chất chính, còn các chất như Bo, Indi [nhóm3], phôtpho, Asen [nhóm 5] làm tạp chất cho các vật liệu bán dẫn chính. Đặcđiểm của cấu trúc mạng tinh thể này là độ dẫn điện của nó rất nhỏ khi ở nhiệt