Toepassing van α-alumina in nieuwealuminiumoxide keramiek
Hoewel er veel verschillende soorten nieuwe keramische materialen bestaan, kunnen ze grofweg worden onderverdeeld in drie categorieën op basis van hun functies en toepassingen: functionele keramiek (ook wel elektronische keramiek genoemd), structurele keramiek (ook wel technische keramiek genoemd) en biokeramiek. Afhankelijk van de gebruikte grondstofcomponenten kunnen ze worden onderverdeeld in oxidekeramiek, nitridekeramiek, boridekeramiek, carbidekeramiek en metaalkeramiek. Aluminiumoxidekeramiek is hiervan een zeer belangrijke grondstof, waarvan α-aluminapoeder met verschillende specificaties de grondstof is.
α-alumina wordt veel gebruikt bij de productie van diverse nieuwe keramische materialen vanwege de hoge sterkte, hardheid, hoge temperatuurbestendigheid, slijtvastheid en andere uitstekende eigenschappen. Het is niet alleen een poedervormige grondstof voor geavanceerde aluminiumoxidekeramiek, zoals substraten voor geïntegreerde schakelingen, kunstmatige edelstenen, snijgereedschappen, kunstmatige botten, enz., maar kan ook worden gebruikt als fosfordrager, geavanceerde vuurvaste materialen, speciale slijpmaterialen, enz. Met de ontwikkeling van moderne wetenschap en technologie breidt het toepassingsgebied van α-alumina zich snel uit, neemt de marktvraag toe en zijn de vooruitzichten zeer breed.
Toepassing van α-alumina in functionele keramiek
Functionele keramiekVerwijst naar geavanceerde keramiek die gebruikmaakt van elektrische, magnetische, akoestische, optische, thermische en andere eigenschappen of koppelingseffecten om een bepaalde functie te bereiken. Ze hebben meerdere elektrische eigenschappen, zoals isolatie, diëlektricum, piëzo-elektrisch, thermo-elektrisch, halfgeleider, ionengeleiding en supergeleiding, waardoor ze vele functies en extreem brede toepassingen hebben. De belangrijkste die momenteel op grote schaal in de praktijk worden toegepast, zijn isolerende keramiek voor substraten en verpakkingen van geïntegreerde schakelingen, isolerende keramiek voor bougies in de auto-industrie, diëlektrische keramiek voor condensatoren (veelgebruikt in televisies en videorecorders), piëzo-elektrische keramiek met meerdere toepassingen en gevoelige keramiek voor diverse sensoren. Daarnaast worden ze ook gebruikt voor lichtgevende buizen van hogedruknatriumlampen.
1. Bougie-isolerende keramiek
Keramiek voor bougies is momenteel de grootste toepassing van keramiek in motoren. Omdat aluminiumoxide uitstekende elektrische isolatie, hoge mechanische sterkte, hoge drukbestendigheid en thermische schokbestendigheid biedt, worden aluminiumoxide-isolerende bougies wereldwijd veel gebruikt. De vereisten voor α-alumina voor bougies zijn gewone natriumarme α-alumina-micropoeders, met een natriumoxidegehalte van ≤ 0,05% en een gemiddelde deeltjesgrootte van 325 mesh.
2. Geïntegreerde schakelingsubstraten en verpakkingsmaterialen
Keramiek als substraat- en verpakkingsmateriaal is superieur aan kunststoffen op de volgende punten: hoge isolatieweerstand, hoge chemische corrosiebestendigheid, hoge afdichting, bescherming tegen vochtindringing, geen reactiviteit en geen vervuiling van ultrazuiver halfgeleidersilicium. De eigenschappen van α-alumina die vereist zijn voor substraten en verpakkingsmaterialen voor geïntegreerde schakelingen zijn: thermische uitzettingscoëfficiënt 7,0 × 10-6/℃, thermische geleidbaarheid 20-30 W/K·m (kamertemperatuur), diëlektrische constante 9-12 (IMHz), diëlektrisch verlies 3-10-4 (IMHz), volumeweerstand > 1012-1014 Ω·cm (kamertemperatuur).
Door de hoge prestaties en hoge mate van integratie van geïntegreerde schakelingen worden er strengere eisen gesteld aan substraten en verpakkingsmaterialen:
Naarmate de warmteontwikkeling van de chip toeneemt, is een hogere thermische geleidbaarheid vereist.
Gezien de hoge snelheid van het rekenelement is een lage diëlektrische constante vereist.
De thermische uitzettingscoëfficiënt moet dicht bij die van silicium liggen. Dit stelt hogere eisen aan α-alumina, dat wil zeggen dat het zich ontwikkelt in de richting van een hoge zuiverheid en fijnheid.
3. Hogedruknatriumlicht-emitterende lamp
Fijne keramiekGemaakt van zeer zuiver ultrafijn aluminiumoxide als grondstof, hebben ze de eigenschappen van hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid, goede isolatie, hoge sterkte, enz., en vormen ze een uitstekend optisch keramisch materiaal. Transparante polykristallijne aluminiumoxide, gemaakt van zeer zuiver aluminiumoxide met een kleine hoeveelheid magnesiumoxide, iridiumoxide of iridiumoxide-additieven, en geproduceerd door middel van atmosferisch sinteren en warmpersen, is bestand tegen de corrosie van natriumdamp bij hoge temperaturen en kan worden gebruikt als hogedruknatriumlampen met een hoge lichtopbrengst.
Toepassing van α-alumina in structurele keramiek
Als anorganische biomedische materialen hebben biokeramische materialen geen toxische bijwerkingen vergeleken met metalen en polymere materialen, en zijn ze goed biocompatibel en corrosiebestendig met biologische weefsels. Ze worden steeds meer gewaardeerd. Het onderzoek naar en de klinische toepassing van biokeramische materialen hebben zich ontwikkeld van kortetermijnvervanging en -vulling tot permanente en stevige implantatie, en van biologisch inerte materialen tot biologisch actieve materialen en multifase composietmaterialen.
De laatste jaren is poreusaluminiumoxide keramiekZijn gebruikt voor de productie van kunstmatige skeletgewrichten, kunstmatige kniegewrichten, kunstmatige femurkoppen, andere kunstmatige botten, kunstmatige tandwortels, botfixatieschroeven en hoornvliesreparaties vanwege hun chemische corrosiebestendigheid, slijtvastheid, goede temperatuurstabiliteit en thermo-elektrische eigenschappen. De methode om de poriegrootte te regelen tijdens de bereiding van poreus aluminiumoxidekeramiek is het mengen van aluminiumoxidedeeltjes van verschillende deeltjesgroottes, impregneren met schuim en sproeidrogen van de deeltjes. Aluminiumplaten kunnen ook worden geanodiseerd om gerichte nanoporeuze kanaalvormige poriën te produceren.