Zastosowanie α-tlenku glinu w nowychceramika glinowa
Chociaż istnieje wiele odmian nowych materiałów ceramicznych, można je z grubsza podzielić na trzy kategorie, w zależności od ich funkcji i zastosowań: ceramikę funkcjonalną (znaną również jako ceramika elektroniczna), ceramikę strukturalną (znaną również jako ceramika inżynieryjna) oraz bioceramikę. Ze względu na użyte surowce, ceramikę można podzielić na ceramikę tlenkową, azotkową, borkową, węglikową i metaliczną. Wśród nich bardzo ważna jest ceramika tlenku glinu, której surowcem jest proszek α-tlenku glinu o różnych właściwościach.
Tlenek glinu α jest szeroko stosowany w produkcji różnych nowych materiałów ceramicznych ze względu na wysoką wytrzymałość, wysoką twardość, odporność na wysokie temperatury, odporność na zużycie i inne doskonałe właściwości. Jest nie tylko surowcem proszkowym do zaawansowanej ceramiki glinowej, takiej jak podłoża układów scalonych, sztuczne kamienie szlachetne, narzędzia skrawające, sztuczne kości itp., ale może być również stosowany jako nośnik fosforu, zaawansowane materiały ogniotrwałe, specjalistyczne materiały ścierne itp. Wraz z rozwojem nowoczesnej nauki i technologii, obszar zastosowań tlenku glinu α dynamicznie się rozszerza, a popyt rynkowy również rośnie, a jego perspektywy są bardzo szerokie.
Zastosowanie α-tlenku glinu w ceramice funkcjonalnej
Ceramika funkcjonalnaOdnoszą się do zaawansowanej ceramiki, która wykorzystuje swoje właściwości elektryczne, magnetyczne, akustyczne, optyczne, termiczne i inne, a także efekty sprzężenia, aby osiągnąć określoną funkcję. Posiadają one wiele właściwości elektrycznych, takich jak izolacyjność, dielektryk, piezoelektryk, termoelektryk, półprzewodnik, przewodnictwo jonowe i nadprzewodnictwo, dzięki czemu pełnią wiele funkcji i znajdują niezwykle szerokie zastosowanie. Obecnie głównymi materiałami, które znalazły praktyczne zastosowanie na dużą skalę, są ceramika izolacyjna do podłoży i obudów układów scalonych, ceramika izolacyjna do świec zapłonowych w samochodach, ceramika dielektryczna kondensatorów, szeroko stosowana w telewizorach i magnetowidach, ceramika piezoelektryczna o wszechstronnym zastosowaniu oraz ceramika czuła do różnych czujników. Ponadto są one również wykorzystywane do produkcji lamp sodowych wysokoprężnych.
1. Ceramika izolacyjna świec zapłonowych
Ceramika izolacyjna do świec zapłonowych jest obecnie jedynym najszerszym zastosowaniem ceramiki w silnikach. Ze względu na doskonałą izolację elektryczną, wysoką wytrzymałość mechaniczną, odporność na wysokie ciśnienie i szok termiczny, izolacyjne świece zapłonowe z tlenku glinu są szeroko stosowane na świecie. Wymagania dotyczące α-tlenku glinu w świecach zapłonowych to standardowe mikroproszki α-tlenku glinu o niskiej zawartości sodu, w których zawartość tlenku sodu wynosi ≤0,05%, a średni rozmiar cząstek wynosi 325 mesh.
2. Podłoża układów scalonych i materiały opakowaniowe
Ceramika stosowana jako materiał podłoża i materiał opakowaniowy przewyższa tworzywa sztuczne pod następującymi względami: wysoka odporność na izolację, wysoka odporność na korozję chemiczną, wysoka szczelność, odporność na przenikanie wilgoci, brak reaktywności i brak zanieczyszczeń dla ultraczystego krzemu półprzewodnikowego. Właściwości α-tlenku glinu wymagane dla podłoży układów scalonych i materiałów opakowaniowych to: współczynnik rozszerzalności cieplnej 7,0×10-6/℃, przewodność cieplna 20-30 W/K·m (w temperaturze pokojowej), stała dielektryczna 9-12 (10 MHz), strata dielektryczna 3~10-4 (10 MHz), rezystywność objętościowa >1012-1014 Ω·cm (w temperaturze pokojowej).
Ze względu na wysoką wydajność i wysoki poziom integracji układów scalonych, stawiane są coraz bardziej rygorystyczne wymagania podłożom i materiałom opakowaniowym:
W miarę jak wzrasta wytwarzanie ciepła przez układ scalony, wymagana jest większa przewodność cieplna.
Ze względu na dużą prędkość elementu obliczeniowego wymagana jest niska stała dielektryczna.
Wymagany współczynnik rozszerzalności cieplnej powinien być zbliżony do krzemu. To stawia wyższe wymagania α-tlenku glinu, tzn. wymaga on wysokiej czystości i rozdrobnienia.
3. Lampa sodowa wysokoprężna
Ceramika artystycznaWykonane z wysokiej czystości ultradrobnoziarnistego tlenku glinu jako surowca, charakteryzują się wysoką odpornością na temperaturę, odpornością na korozję, dobrą izolacją, wysoką wytrzymałością itp. i stanowią doskonały materiał ceramiczny do zastosowań optycznych. Przezroczysty polikrystaliczny materiał wykonany z wysokiej czystości tlenku glinu z niewielką ilością tlenku magnezu, tlenku irydu lub dodatków tlenku irydu, wytwarzany metodą spiekania w atmosferze i prasowania na gorąco, jest odporny na korozję powodowaną przez wysokotemperaturowe pary sodu i może być stosowany jako wysokoprężne lampy sodowe o wysokiej wydajności świetlnej.
Zastosowanie α-tlenku glinu w ceramice konstrukcyjnej
Jako nieorganiczne materiały biomedyczne, materiały bioceramiczne nie wykazują toksycznych skutków ubocznych w porównaniu z materiałami metalowymi i polimerowymi, a także charakteryzują się dobrą biozgodnością i odpornością na korozję w kontakcie z tkankami biologicznymi. Cieszą się coraz większym uznaniem wśród ludzi. Badania i kliniczne zastosowania materiałów bioceramicznych rozwinęły się od krótkoterminowych uzupełnień i wypełnień do trwałych i trwałych implantów, a także od materiałów biologicznie obojętnych do materiałów biologicznie aktywnych i wielofazowych materiałów kompozytowych.
W ostatnich latach porowateceramika glinowaByły one wykorzystywane do produkcji sztucznych stawów szkieletowych, sztucznych stawów kolanowych, sztucznych głów kości udowych, innych sztucznych kości, sztucznych korzeni zębowych, śrub do mocowania kości oraz napraw rogówki ze względu na ich odporność na korozję chemiczną, odporność na zużycie, dobrą stabilność w wysokich temperaturach i właściwości termoelektryczne. Metoda kontroli wielkości porów podczas przygotowywania porowatej ceramiki z tlenku glinu polega na mieszaniu cząstek tlenku glinu o różnych rozmiarach, impregnowaniu ich pianą i suszeniu rozpyłowym. Płyty aluminiowe można również anodować w celu uzyskania kierunkowych, mikroporowatych porów o strukturze kanalików, o wielkości nanometrów.