Sebbene esistano molte varietà di nuovi materiali ceramici, essi possono essere suddivisi grossolanamente in tre categorie in base alle loro funzioni e ai loro usi: ceramiche funzionali (note anche come ceramiche elettroniche), ceramiche strutturali (note anche come ceramiche ingegneristiche) e ceramiche biologiche. Possono essere suddivisi in ceramiche a base di ossidi, ceramiche a base di nitruri, ceramiche a base di boruri, ceramiche a base di carburi e cermet, in base alle diverse caratteristiche dei materiali. materie prime utilizzati. Tra queste, la ceramica di allumina è una delle più importanti e la sua materia prima è la ceramica di alluminio. Polvere di α-allumina di varie specifiche.
L'allumina alfa è stata ampiamente utilizzata nella produzione di vari nuovi materiali ceramici grazie alla sua elevata resistenza, all'alta durezza, alla resistenza alle alte temperature, alla resistenza all'abrasione e a una serie di eccellenti proprietà. Non solo viene utilizzata come materia prima in polvere per la produzione di ceramiche avanzate in allumina, come substrati per circuiti integrati, gemme artificiali, utensili da taglio, ossa artificiali, ecc. ma anche come supporto per fosforo, materiali refrattari avanzati e materiali abrasivi speciali. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia moderna, i campi di applicazione dell'α-allumina si stanno rapidamente espandendo e anche la domanda di mercato è in aumento, con prospettive molto ampie.
Applicazione dell'αlfa-allumina nella ceramica funzionale
Le ceramiche funzionali si riferiscono a ceramiche avanzate che utilizzano le loro proprietà elettriche, magnetiche, acustiche, ottiche, termiche e di altro tipo o i loro effetti di accoppiamento per ottenere una determinata funzione d'uso. Hanno proprietà isolanti, dielettriche, piezoelettriche, piroelettriche e semiconduttrici. La conducibilità ionica, la superconduttività e molte altre proprietà elettriche gli consentono di svolgere un'ampia gamma di funzioni e di impieghi. Attualmente, le applicazioni pratiche su larga scala sono principalmente le ceramiche isolanti per i substrati e gli imballaggi dei circuiti integrati, le ceramiche isolanti per le candele automobilistiche, le ceramiche dielettriche per condensatori ampiamente utilizzate nei televisori e nei videoregistratori, le ceramiche piezoelettriche per vari scopi e vari sensori. Le ceramiche sensibili sono utilizzate anche nelle lampade al sodio ad alta pressione, ecc.
1. Ceramica isolante per candele
La ceramica isolante per candele di accensione è attualmente la più grande applicazione della ceramica nei motori. Poiché l'allumina possiede eccellenti caratteristiche di isolamento elettrico, elevata resistenza meccanica, resistenza all'alta tensione e agli shock termici, le candele di accensione isolate in allumina sono ampiamente utilizzate in tutto il mondo. Il requisito dell'allumina alfa per le candele di accensione è la polvere ordinaria di monossido di alluminio alfa a basso contenuto di sodio, in cui il contenuto di ossido di sodio è ≤0,05% e la dimensione media delle particelle è di 325 mesh.
2. Substrato di circuito integrato e materiali di imballaggio
Le ceramiche utilizzate come materiali per substrati e imballaggi sono superiori alle materie plastiche per i seguenti aspetti: elevata resistenza all'isolamento, elevata resistenza chimica, elevata tenuta, capacità di impedire il passaggio dell'umidità, assenza di reattività e assenza di inquinamento del silicio semiconduttore ultra-puro.
Le proprietà dell'α-allumina necessarie per i substrati dei circuiti integrati e i materiali di imballaggio sono: coefficiente di espansione termica 7,0×10-6/℃, conduttività termica 20-30W/K-m (temperatura ambiente), costante dielettrica 9-12 (IMHz), perdita dielettrica 3~10-4(IMHz), resistività di volume>1012-1014Ω-cm (temperatura ambiente).
Con le elevate prestazioni e l'elevata integrazione dei circuiti integrati, i requisiti per i substrati e i materiali di imballaggio sono sempre più severi:
-Con l'aumento della generazione di calore del chip, è necessaria una maggiore conducibilità termica.
-Quando i componenti aritmetici aumentano di velocità, è necessaria una bassa costante dielettrica.
-Il coefficiente di espansione termica deve essere vicino a quello del silicio. Questo pone requisiti più elevati all'α-allumina, che si sviluppa verso un'elevata purezza e finezza.
3. Tubo luminoso al sodio ad alta pressione
La ceramica fine realizzata con allumina ultrafine di elevata purezza come materia prima ha le caratteristiche di resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione, buon isolamento e alta resistenza. È un eccellente materiale ceramico ottico. Si tratta di un policristallo trasparente composto da allumina di elevata purezza con una piccola quantità di magnesia, ossido di lantanio o ossido di iridio e altri additivi, realizzato mediante sinterizzazione in atmosfera e pressatura a caldo. Può resistere alla corrosione del vapore di sodio ad alta temperatura e può essere utilizzato come lampada al sodio ad alta pressione. La sua efficienza luminosa è elevata.
Applicazione dell'α-allumina nella ceramica strutturale
Applicazione dell'α-allumina nella bioceramica
Come materiali biomedici inorganici, i materiali bioceramici non hanno effetti tossici e collaterali rispetto ai materiali metallici e ai materiali polimerici e hanno una buona biocompatibilità e resistenza alla corrosione con i tessuti biologici. Le persone hanno prestato sempre più attenzione a questi materiali. La ricerca e l'applicazione clinica dei materiali ceramici si sono sviluppate dalla sostituzione e dall'otturazione a breve termine all'impianto permanente e stabile, dai materiali biologicamente inerti a quelli biologicamente attivi e ai materiali compositi multifase.
Negli ultimi anni, la ceramica porosa di allumina è stata utilizzata per realizzare articolazioni scheletriche artificiali, articolazioni artificiali del ginocchio, teste femorali artificiali, altre ossa artificiali, radici dentali artificiali e ossa grazie alla loro resistenza chimica, alla resistenza all'usura, alla stabilità alle alte temperature e alle proprietà termoelettriche. Fissaggio di viti e riparazione della cornea, ecc. Il metodo per controllare la dimensione dei pori durante la preparazione della ceramica di allumina porosa consiste nel mescolare particelle di allumina di diverse dimensioni, schiumare le particelle ed essiccarle a spruzzo. La piastra di alluminio può anche essere anodizzata per produrre pori orientati su scala nanometrica di tipo microporoso.
Rispetto al metodo precedente, il metodo sol-gel può migliorare ulteriormente il controllo della distribuzione dei pori, della transizione di fase, della purezza e della microstruttura della ceramica porosa di allumina. Il processo di preparazione della ceramica porosa di allumina con il metodo sol-gel è il seguente: la polvere di alluminio viene idrolizzata in una soluzione di cloruro di alluminio per ottenere il sol di alluminio; l'agente di formazione dei pori viene mescolato direttamente con il sol di alluminio e il prodotto viene formato e cotto.
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