Нож из керамики

Хатуль Л.
(«ХиЖ», 2019, №10)

pic_2019_10_44.jpgНекоторые читатели спрашивают нас — что такое керамические ножи, чем они лучше и хуже стальных, и почему. Нынче, когда их можно купить в некоторых магазинах и по 100 рублей штука, они, наверное, есть во многих домохозяйствах. Керамическими ножами называют несколько разных изделий. Первый вариант — это нож, лезвие которого, то есть все, кроме ручки, сделано из керамики. Собственно, можно и ручку сделать из керамики, но это усложнило бы производство, а лучше бы не стало. Второй вариант — когда внутренняя часть лезвия металлическая, а внешний слой — керамика, этот вариант некоторые авторы называют подделкой. Наконец, третий, в некотором смысле обратный второму — когда основная часть лезвия — керамика или керамика на металле, но керамика сверху чем-то покрыта.

Кстати, сразу насчет «лучше бы не стало». Если изготовитель халтурщик и вклеил керамическое лезвие в паз в пластмассовой ручке так, что склейка отклеилась — а это бывает, — то не спешите выкидывать. Практика показала, что если аккуратно зачистить и эпоксидкой вклеить, то прекрасно служит и больше не отклеивается. Правда, в одном из случаев (автор починил так несколько ножей) впоследствии один у заказчика сломался — но не по склейке, а прямо по пластмассе! Нож был куплен именно за 100 рублей, так что ничего удивительного.

Прежде всего обратим внимание на то, что многие граждане носят именно этот материал во рту и не нарадуются. Керамические зубы — это первый вариант, металлокерамические — второй. Что касается третьего варианта, то покрывать чем-то керамические зубы никому в голову не приходит, потому что стоматологи — люди нормальные. А теперь по порядку.

Итак, первый вариант — цельное керамическое лезвие, материал — оксид циркония ZrO2, наверное, с какими-то добавками для облегчения спекания. Порошок оксида циркония получают из минерала циркона, ZrSiO4. Технология керамики, получаемой спеканием порошков, такова, что присадки, облегчающие спекание, применяются почти всегда, после спекания они в основном образуют стеклофазу. Кристаллы оксида циркония прозрачны, но их границы рассеивают свет. Поэтому лезвия керамических ножей из этого материала полупрозрачны, хотя более прозрачны, чем фарфор такой же толщины. При рассказе об этой керамике иногда упоминают «фианит», материал, еще в 70-е годы созданный в Физическом институте Академии наук (ФИАН) и названный по имени своего института. Химически это был близкий материал, тоже на основе ZrO2, но его разрабатывали в интересах лазерной техники, и поэтому создавали не керамику, а искали и нашли технологию выращивания монокристаллов. Позже этот материал пригодился ювелирам — как имитатор бриллианта.

На всех сайтах, рекламирующих эти ножи, пишут, что керамика легче стали, коррозионно устойчивей, гигиеничней, не пористая, не передает запахи, тверже… много красивых слов. Что-то из этого верно, что-то зависит от условий испытаний, но в данном случае важно то, что в обычной кухонной жизни по этим параметрам керамические ножи не имеют преимуществ перед обычными ножами из нержавеющей стали при нормальной эксплуатации (порезал, помыл, положил сохнуть). Если, конечно, вы не собираетесь царапать ножом стекло — тут вам твердость действительно пригодится.

Кроме того, важно, с чем сравнивать. Если вы регулярно режете лимоны, или не всегда можете немедленно после этого помыть нож, или живете во влажном климате, то коррозионная устойчивость может и пригодиться. Есть коррозионно-устойчивые стали с содержанием хрома 18% (классические 18/10, 18/8, 18/0 — наверное, вы видели эту маркировку на вашей кухне, вторая цифра — содержание никеля), но они мягче, их надо чаще точить. Есть всякие сложно легированные стали, они могут сочетать и защищенность от коррозии, и долговечность заточки, но они дороже обычных. И потом — на ножах редко пишут состав, и вы не всегда знаете, что покупаете.

Керамические ножи надо гораздо реже точить, это следствие более высокой износостойкости, стойкости к истиранию. Этот параметр связан с твердостью, но связь не простая, она зависит от условий эксплуатации, и путать их не надо. У любителей ножей есть выражение «хорошо держит заточку» — это вполне относится к керамическим ножам. Но опять же — с чем сравнивать: керамический нож «держит заточку» в разы дольше, чем обычный кухонный нож из нержавейки, однако среди специальных сталей для ножей найдутся стали, которые по этому параметру не хуже. Но в них больше углерода и они не так коррозионностойки. Особенность керамического ножа — в сочетании этих параметров.

pic_2019_10_45.jpg

Вид на лезвие керамического ножа, снимок в электронном микроскопе, видны зазубрины на кромке — это отдельные кристаллики, масштаб указан на поле снимка

Теперь самое интересное — почему они хорошо и аккуратно режут, например, свежий хлеб почти без крошек. А почему вообще режет нож? Это «простой» вопрос, над которым мы просто не задумывались. Зачем нож двигают? И почему у гильотины нож косой? Иногда говорят — нож режет потому, что он острый. Если бы дело было только в этом, его не нужно было бы двигать. Дело в том, что всякий нож — пила. Кромка всегда имеет микрошероховатость, выступы врезаются в материал (вот тут острота и твердость принципиально важны), а при движении мы рвем материал зубчиками. Когда ножеделы осознали это, они стали на ножах специально делать зубчики — это называется серрейторная заточка. В случае с керамикой, возможно, имеет значение больший коэффициент трения — он позволяет тянуть материал движущимся ножом при меньшем нажатии на него, нож режет легче (но поэтому им легче порезаться). Серрейторная заточка — это не только зубчики на режущей кромке, это еще и рельеф на боковой поверхности, который может действовать аналогично увеличению трения. Увидеть этот рельеф при правильном освещении можно без микроскопа.

Керамик — великое множество, они различаются составом и технологией, и свойства их могут быть весьма различны. В выборе конкретного материала для того или иного изделия играет роль много факторов: свойства материала, стоимость, освоенность технологии самого материала и возможность его соединения с другими материалами. В электронике применяют керамики на основе оксидов алюминия, магния, бериллия, иттрия, нитридов бора и многие другие. В стоматологии выбор более ограничен, потому что важен цвет и совместимость с организмом, но зато менее важна электропроводность (если вы не собираетесь перегрызать кабели, не отключив напряжения). Альтернативный материал для ножей — керамика на основе карбида циркония, материал черного цвета. Он сложнее технологически, а именно, требует спекания при более высокой температуре, поэтому керамические ножи из него дороже. Резать он будет так же или чуть лучше, потому что у него немного выше твердость.

Отдельная группа — комбинация керамики и металла или иного материала. Иногда пишут, что под видом керамических продают металлические ножи, покрытые чем-то белым, и это что-то быстро слезает. Наверное, такое возможно, жулики были, есть и будут, но металлокерамическими зубами успешно годами жуют миллионы людей. Поэтому вполне возможен металлокерамический нож, и такие ножи существуют — металл внутри, керамика снаружи. При оптимально выбранном соотношении металла и керамики такой нож может лучше переносить ударные нагрузки, в остальном не отличаясь от керамического. Встречается и обратный вариант — керамика, покрытая тонким слоем металла (титан) или неметалла (нитрид титана). Титан – серебристый, а нитрид титана цвета золота, получается «золотой» нож, он будет отличаться внешним видом и большей стоимостью из-за лишней технологической операции (напыление покрытия).

Тонкий вопрос — ударопрочность. Опрос пользователей (выборка не репрезентативная, причем интернетные боты, сотрудники фирм-продавцов и члены их семей из выборки исключались) показал, что опасным большинство считает падение ножа на кончик. Проведенные полигонные и натурные испытания это подтвердили. Конкретные два дешевых ножа выдержали по десять падений плашмя на линолеум и плитку, но при падении строго вертикально острием вниз на линолеум кончик одного ножа (2 мм) откололся, хотя не с первого раза, и остался там, куда вошел. Не у каждого из нас есть пол, инкрустированный диоксидом циркония — а у автора теперь есть! При падении острием вниз на плитку на режущей части в непосредственной близости от кончика появились выщерблины. Впрочем, если вы не собираетесь этим ножом именно колоть, хуже он не стал. Конкретно автор из перфекционизма взял алмазный брусок и все это закруглил. Мол, так и было… Резюме — не роняйте острием вниз. Хотя один из респондентов указал случай гибели дорогого ножа при невинной боковой нагрузке — намазывании масла на хлеб.

Велик и обширен Интернет, и редкий пользователь долетает до середины выдачи по простому запросу. А на сайтах — может, и хотят, как лучше, но делают, как всегда — угол заточки измеряют микронами, цирконий при 1600 градусов плавят и превращают в диоксид циркония, измеряют твердость по шкале Моха, не понимают разницы между твердостью и прочностью, пишут, что керамика твердая и поэтому не взаимодействует с кислотами, что диоксид циркония занимает третье место по твердости. Сообщают, что оксид и карбид циркония — две разновидности одного материала, что у диоксида циркония есть валентность, что потемнение яблок зависит от того, каким ножом их резали. Или пишут, что металлический нож с покрытием из керамики прозрачен, или пишут, что чисто керамический нож не должен быть прозрачен. Так что при пользовании Интернетом нужна аккуратность и осторожность. И побольше, чем при пользовании любым ножом.

На большинстве сайтов пишут (то есть переписывают друг у друга), что керамическими ножами нельзя резать твердые сыры и замороженные продукты. Возникает вопрос — почему? Твердые сыры тверже диоксида циркония, или диоксиду будет зябко в замороженной куре? Ситуация такова — керамическим ножом можно резать все, как говорят, кроме «шила и гвоздя», а на самом деле — кроме тех примерно десяти минералов, которые сравнимы по твердости или тверже. Но! — когда мы режем твердое, то дергаем вбок или можем пристукнуть — а вот этого делать нельзя. То есть таким ножом можно резать и самый твердый сыр, и заморозку, но — особенно аккуратно, плавными движениями строго по оси ножа, не отвлекаясь на разговоры и размышляя только о вечном.

Отказ от ответственности. Данные, приведенные в этой публикации, не могут являться основанием для судебного иска в случае, если ваш нож будет поврежден любым способом, а также употреблен, по чьему-либо мнению, недостаточно эффективно.

Разные разности

03.12.2019 18:00:00

...43 астронома из восьми стран описали характеристики межзвездной кометы 2I/Borisov, открытой астрономом-любителем Геннадием Борисовым...

...анализ воздуха из антарктических ледяных кернов возрастом до 1,5–2 млн лет показывает, что увеличение длительности ледниковых циклов в последний миллион лет не было вызвано длительным снижением содержания СО2 в атмосфере...

...полностью парализованный человек с электродами, вживленными в мозг, с помощью искусственного интеллекта может управлять воображаемым карандашом...

>>
02.12.2019 18:00:00

Исследователи из Дании, Австралии и США открыли необычную особенность половой жизни пчел: после спаривания с трутнем зрение матки может катастрофически ухудшиться

>>
26.11.2019 17:00:00

Группа исследователей из Массачусетского технологического института проанализировала, как меняется научный ландшафт после внезапной смерти кого-то из столпов науки.

>>
15.11.2019 15:30:00

8 ноября в МИА «Россия сегодня» состоялась торжественная церемония награждения лауреатов Всероссийского конкурса «ПРО Образование 2019». Журнал «Химия и жизнь» стал лауреатом в номинации «Лучшие публикации ПРО химическое образование».


>>
06.11.2019 18:00:00

…почти полный череп высшего примата, найденный в Эфиопии, идентифицирован как Australopithecus anamensis; возраст его составляет около 3,8 млн лет…

…создана электронная перчатка на протезную руку, которая обеспечивает реалистичный внешний вид, мягкость, тепло, а также восприятие давления, температуры и влажности…

…антипрививочники начинают терпимее относиться к вакцинации, когда вспышка инфекционной болезни происходит недалеко от места их проживания…


>>