Chociaż istnieje wiele odmian nowych materiałów ceramicznych, można je z grubsza podzielić na trzy kategorie w zależności od ich funkcji i zastosowań: ceramika funkcjonalna (znana również jako ceramika elektroniczna), ceramika strukturalna (znana również jako ceramika inżynieryjna) i ceramika biologiczna. Można je podzielić na ceramikę tlenkową, ceramikę azotkową, ceramikę borkową, ceramikę węglikową i cermetale w zależności od różnych zastosowań. surowce używane. Wśród nich ceramika z tlenku glinu jest bardzo ważna, a jej surowcem jest Proszek α-tlenku glinu o różnych specyfikacjach.
Tlenek glinu alfa jest szeroko stosowany w produkcji różnych nowych materiałów ceramicznych ze względu na jego wysoką wytrzymałość, wysoką twardość, odporność na wysoką temperaturę, odporność na ścieranie i szereg doskonałych właściwości. Jest on stosowany nie tylko jako surowiec proszkowy do produkcji zaawansowanej ceramiki z tlenku glinu, takiej jak podłoża układów scalonych, sztuczne klejnoty, narzędzia skrawające, sztuczne kości itp. ale także jako nośniki fosforu, zaawansowane materiały ogniotrwałe i specjalne materiały ścierne. Wraz z rozwojem nowoczesnej nauki i technologii, obszary zastosowań tlenku glinu szybko się rozszerzają, a zapotrzebowanie rynku również rośnie, a jego perspektywy są bardzo szerokie.
Zastosowanie αalfa-tlenku glinu w ceramice funkcjonalnej
Ceramika funkcjonalna odnosi się do zaawansowanej ceramiki, która wykorzystuje swoje właściwości elektryczne, magnetyczne, akustyczne, optyczne, termiczne i inne lub ich efekty sprzężenia w celu osiągnięcia określonej funkcji użytkowej. Mają właściwości izolacyjne, dielektryczne, piezoelektryczne, piroelektryczne i półprzewodnikowe. Przewodnictwo jonowe, nadprzewodnictwo i wiele innych właściwości elektrycznych, więc ma szeroki zakres funkcji i szeroki zakres zastosowań. Obecnie praktyczne zastosowania na dużą skalę to głównie ceramika izolacyjna do podłoży i opakowań układów scalonych, ceramika izolacyjna samochodowych świec zapłonowych, ceramika dielektryczna kondensatorów szeroko stosowana w telewizorach i magnetowidach, ceramika piezoelektryczna do różnych celów oraz różne czujniki. Ceramika wrażliwa jest również stosowana w wysokociśnieniowych lampach sodowych itp.
1. Ceramiczna izolacja świecy zapłonowej
Ceramika izolacyjna świec zapłonowych jest obecnie największym zastosowaniem ceramiki w silnikach. Ponieważ tlenek glinu ma doskonałą izolację elektryczną, wysoką wytrzymałość mechaniczną, odporność na wysokie napięcie i odporność na szok termiczny, świece zapłonowe izolowane tlenkiem glinu są szeroko stosowane na świecie. Wymagany tlenek glinu alfa do świec zapłonowych to zwykły proszek tlenku glinu alfa o niskiej zawartości sodu, w którym zawartość tlenku sodu wynosi ≤0,05%, a średnia wielkość cząstek wynosi 325 mesh.
2. Podłoże układu scalonego i materiały opakowaniowe
Ceramika stosowana jako materiały podłoża i materiały opakowaniowe przewyższa tworzywa sztuczne pod następującymi względami: wysoka odporność na izolację, wysoka odporność chemiczna, wysoka szczelność, może zapobiegać przenikaniu wilgoci, nie ma reaktywności i nie zanieczyszcza ultraczystego krzemu półprzewodnikowego.
Właściwości tlenku glinu α wymagane dla podłoży układów scalonych i materiałów opakowaniowych to współczynnik rozszerzalności cieplnej 7,0×10-6/℃, przewodność cieplna 20-30W/K-m (temperatura pokojowa), stała dielektryczna 9-12 (IMHz), straty dielektryczne 3~10-4 (IMHz), rezystywność objętościowa>1012-1014Ω-cm (temperatura pokojowa).
Wraz z wysoką wydajnością i wysokim stopniem integracji układów scalonych, na podłoża i materiały opakowaniowe nakładane są coraz bardziej rygorystyczne wymagania:
-Wraz ze wzrostem wytwarzania ciepła przez chip, wymagana jest wyższa przewodność cieplna.
-Wraz ze wzrostem prędkości komponentów arytmetycznych wymagana jest niska stała dielektryczna.
-Współczynnik rozszerzalności cieplnej musi być zbliżony do współczynnika krzemu. Wiąże się to z wyższymi wymaganiami wobec tlenku glinu, co oznacza, że wymaga on wysokiej czystości i rozdrobnienia.
3. Wysokociśnieniowa lampa sodowa
Ceramika szlachetna wykonana z ultradrobnego tlenku glinu o wysokiej czystości jako surowca charakteryzuje się odpornością na wysokie temperatury, korozję, dobrą izolacją i wysoką wytrzymałością. Jest to doskonały optyczny materiał ceramiczny. Jest to przezroczysty polikryształ wykonany z tlenku glinu o wysokiej czystości z niewielką ilością magnezji, tlenku lantanu lub tlenku irydu i innych dodatków i jest wytwarzany przez spiekanie w atmosferze i spiekanie na gorąco. Jest odporny na korozję wysokotemperaturowych par sodu i może być stosowany jako wysokoprężna sodowa lampa elektroluminescencyjna. Jego wydajność świetlna jest wysoka.
Zastosowanie α-tlenku glinu w ceramice strukturalnej
Zastosowanie α-tlenku glinu w bioceramice
Jako nieorganiczne materiały biomedyczne, materiały bioceramiczne nie mają toksycznych i ubocznych skutków w porównaniu z materiałami metalowymi i polimerowymi, a także mają dobrą biokompatybilność i odporność na korozję z tkankami biologicznymi. Ludzie poświęcają im coraz więcej uwagi. Badania i zastosowania kliniczne materiałów ceramicznych rozwinęły się od krótkoterminowej wymiany i wypełnienia do trwałego i mocnego sadzenia, od materiałów biologicznie obojętnych do materiałów biologicznie aktywnych i wielofazowych materiałów kompozytowych.
W ostatnich latach ceramika porowata z tlenku glinu była wykorzystywana do produkcji sztucznych stawów szkieletowych, sztucznych stawów kolanowych, sztucznych głów kości udowych, innych sztucznych kości, sztucznych korzeni zębów i kości ze względu na ich odporność chemiczną, odporność na zużycie, stabilność w wysokich temperaturach i właściwości termoelektryczne. Mocowanie śrub i naprawa rogówki itp. Metoda kontrolowania wielkości porów podczas przygotowywania porowatej ceramiki z tlenku glinu polega na: mieszaniu cząstek tlenku glinu o różnych rozmiarach cząstek, spienianiu cząstek i suszeniu rozpyłowym cząstek. Płytka aluminiowa może być również anodowana w celu wytworzenia zorientowanych mikroporowatych porów typu kanałowego w skali nano.
W porównaniu z powyższą metodą, metoda zol-żel może jeszcze bardziej poprawić kontrolę rozkładu wielkości porów, przejścia fazowego, czystości i mikrostruktury porowatej ceramiki z tlenku glinu. Proces przygotowania porowatej ceramiki z tlenku glinu metodą zol-żel jest następujący: proszek aluminiowy jest hydrolizowany w roztworze chlorku glinu w celu uzyskania zolu aluminiowego, a środek tworzący pory jest bezpośrednio mieszany z zolem aluminiowym, a produkt jest formowany i wypalany.
