xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ČETVRTI ČLANAK xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Fantastična piezoelektrična svojstva keramičkih blokova što prije ispitati
Autor: VIS
Predivni keramički blokovi otkriveni u tunelima Ravne možda su najtajanstvenije stvari pronađene unutra i postavljaju tisuću pitanja. Kako su izrađeni? Kako su tamo došli? Čemu služe?
U kompleksu Bosanske doline piramida kvarc odnosno kvarcni kristali nalaze se na mnogo lokacija i o njihovom svojstvu piezoelektričnog efekta odnosno pretvaranja mehaničke energije u električnu govori se sa svakim pravom i divljenjem. Međutim, nemojmo podcijeniti keramičke blokove i materijale.
Dok kvarc kao prirodni materijal ima piezoelektrični koeficijent 2.3pC/N (pikokulona po njutnu) za longitudinalni posmak (odnosno dvostruko za smični posmak), piezoelektrični koeficijent za umjetno stvorene keramičke materijale kreće se od 100 do 800 pC/N odnosno keramika ima otprilike 50 do 400 puta veći piezoelektrični učinak od kvarca. Svakim danom to ide još dalje. Usporedba najvažnijih svojstava dana je u Tablici 1. Osim mnogo većeg piezoelektričnog koeficijenta vrijedi primijetiti da keramički materijali imaju ogromnu dielektričnu konstantu permitivnosti (100 do 2000), što je mnogo veće od tek 4.5 za kvarc, što znači da mnogo bolje pohranjuju električno polje (energiju) odnosno da se mnogo bolje polariziraju.
Tablica 1. Usporedba najvažnijih svojstava kvarcnih i keramičkih materijala
MODERNE KERAMIKE
Piezoelektrični efekt kod modernih keramičkih materijala poput PZT-a ne postoji automatski u sirovom ili neobrađenom stanju materijala. Da bi keramika postala piezoelektrična, mora proći kroz proces zvan polarizacija (ili poling). Materijali poput PZT-a imaju kristalnu strukturu (često perovskitnu) u kojoj su atomi unutar kristalnih rešetki pomaknuti, stvarajući male električne dipolne momente. U sirovom stanju, ovi dipoli su nasumično raspoređeni, pa se njihovi učinci poništavaju, što znači da materijal nema neto piezoelektrični efekt. Tijekom procesa polarizacije, uzorak se podvrgava jakom električnom polju (obično na visokoj temperaturi, blizu Curiejeve temperature materijala, npr. 200-300 °C za PZT) kroz nekoliko sati. Ovo polje “usmjerava” dipolne momente u jednom smjeru, čime se postiže makroskopska polarizacija. Tek nakon što se polarizacija izvede, materijal dobiva piezoelektrični koeficijent (npr. d33 od 200-700 pC/N za PZT), što ga čini stotinama puta efektivnijim od kvarca. Ova usklađenost omogućuje da materijal pretvara mehaničku energiju u električnu (i obrnuto) na način koji je koristan za primjenu, npr. u senzorima, aktuatorima ili ultrazvučnim uređajima.
Radi vizualizacije mogli bismo to usporediti sa magnetom. Sirovi željezni prah nije magnetičan jer su magnetski momenti nasumični. Kada ga izložite magnetskom polju, momenti se usmjeravaju, i prah postaje magnet. Slično tome, polarizacija “aktivira” piezoelektrična svojstva keramike. Na sličan se način rade i elektreti (električni “magneti”) s razlikom da trajno zadrže električno polje kad se ohlade.
Danas smo u situaciji da se gotovo svaki dan razvijaju i otkrivaju nove vrste keramike i njihova svojstva. PMN-PT keramika ima još jača piezo svojstva, čak do 2000 pC/N. Pojedine zemlje ovom svestranom materijalu imaju posvećene cijele institute kao što je Američko keramičko društvo (ACerS) ili Šangajski institut za keramiku u sklopu Kineske akademije znanosti (SICCAS).
ISTRAŽIVANJA KERAMIČKIH BLOKOVA
Svojedobno je stručni tim koristeći georadar sa tri sonde (200MHz, 900MHz i 2.6GHz) snimao tunele pri čemu je posebna pažnja posvećena megalitnom keramičkom bloku K-2. Zaključeno je kako nije otkriven prolaz ispod megalita, kako je isti oblikovan u 2 nivoa (sloja) te kako se na dubini između 20-30 cm unutar megalita pojavljuje anomalija (drugačiji materijal). Komentar operatora uređaja bio je kako se radi o kvarcnom kristalu.
Kasnijim istraživanjem rendgenskom difrakcijskom analizom i faznom analizom utvrđeno je kako je riječ o specijalnoj keramici (kvarc, kalcit, muskovit), a na svim blokovima izmjerene su neuobičajene elektromagnetne i ultrazvučne vibracije. U istraživanju 2014. utvrđeno je postojanje tri podzemna vodena toka ispod bloka K-2 i čak sedam na lokaciji bloka K-5. Metodom PIP iste godine blok K-1 pokazao je pojačano prisutstvo niskofrekventnog zračenja (crveno), a blok K-2 visokofrekventnog zračenja (tamno-plavo). U rujnu 2015. na snimci je zabilježen energetski izboj iz keramičkog bloka u obliku kontinuirane energetske zrake radijusa 15 cm. Vrlo je zanimljiva i interakcija posjetitelja od kojih mnogi osjećaju trnce kada ruke polože na keramičke blokove ili neposredno iznad njih. U tunelima su godinama nepromijenjene vrijednosti elektromagnetskog zračenja 28 kHz i ultrazvuka 28-33 kHz, a nova mjerenja potvrđuju starija.
DREVNE KERAMIKE
Drevni inženjeri znali su točno što žele i kako dobiti materijale sa točno određenim svojstvima. Za dobivanje keramičkih blokova vjerojatno je korištena visoka temperatura pa je moguće da su izrađivani zajedno sa geopolimernim betonom.
Inteligentna ruka koja je gradila kompleks stvarala je svoje materijale poput geopolimernog betona, vrlo vjerojatno od lokalnih sirovina, a svojstva toga betona su superiorna u odnosu na one koje koristimo danas. Čvrstoća betona je 135-160MPa, dok je postotak apsorpcije vode ispod 1%. Možemo ovu logiku primijeniti i na keramiku. Ista ta inteligenta ruka stvorila je i keramiku zasigurno posebnih i superiornih svojstava u odnosu na one koje naša civilizacija danas poznaje. Također, suhozidi koji se nalaze unutar tunela građeni su od oblih kamena od kojih barem jedan dio, ako ne i svi, izgledaju kao da su napravljeni od keramike ili barem da imaju keramičku glazuru što zahtijeva daljnja ispitivanja.
BOJA KERAMIKE
Boja keramike može otkriti mnogo o njezinom sastavu i načinu izrade. Međutim, treba biti oprezan je li ta boja doista boja cijelog bloka ili je samo riječ o glazuri – možda nekoliko milimetara premaza na površini. Glazura obično daje sjaj.
Keramike kao što su PZT, PMN-PT i KNN tipično imaju boju kao što je siva, bijela ili blijedožuta, ali to nije primarni faktor – ključno je njihovo kristalno uređenje i kemijski sastav koji omogućuje izvanredna piezoelektrična svojstva. Pojedina nijansa boje može svjedočiti o nečistoćama ili dodacima. Naši su blokovi u tunelima žuto-smeđe boje uz možda nešto sive. Smeđkasti ton mogao bi dolaziti od željezovih oksida.
ZAKLJUČAK
Električna i magnetska svojstva keramike u keramičkim blokovima nisu do kraja istražena. Keramike mogu imati stotinama i tisućama puta jača piezoelektrična i druga svojstva od kvarcnih kristala. Bit ću slobodan postaviti hipotezu da se kod keramičkih blokova radi o elektrostatskim generatorima ili o transducerima – uređajima koji pretvaraju neelektrične signale u električne (i obrnuto) odnosno u našem slučaju to je sprega električnog polja i zvuka. Zanimljivo je spomenuti da se moderna nabojska pojačala često izvode sa kristalima koji imaju rezonantnu frekvenciju 27kHz ili blisko tome.
