Toepassing van α-aluminiumoxide in nieuwealuminiumoxide keramiek
Hoewel er veel verschillende soorten nieuwe keramische materialen bestaan, kunnen ze grofweg in drie categorieën worden verdeeld 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 grondstoffen kunnen ze worden onderverdeeld in oxidekeramiek, nitridekeramiek, boridekeramiek, carbidekeramiek en metaalkeramiek. Aluminiumkeramiek is hierbij van groot belang, en de grondstof hiervoor is α-aluminiumoxidepoeder met verschillende specificaties.
α-aluminiumoxide wordt veel gebruikt bij de productie van diverse nieuwe keramische materialen vanwege zijn hoge sterkte, hardheid, hoge temperatuurbestendigheid, slijtvastheid en andere uitstekende eigenschappen. Het is niet alleen een poedergrondstof voor geavanceerde aluminiumoxidekeramiek, zoals substraten voor geïntegreerde schakelingen, kunstmatige edelstenen, snijgereedschappen, kunstmatige botten, enz., maar kan ook worden gebruikt als fosfordrager, geavanceerd vuurvast materiaal, speciaal slijpmateriaal, enz. Met de ontwikkeling van de moderne wetenschap en technologie breidt het toepassingsgebied van α-aluminiumoxide zich snel uit, neemt de marktvraag toe en zijn de vooruitzichten zeer breed.
Toepassing van α-aluminiumoxide in functionele keramiek
Functionele keramiekKeramiek verwijst naar geavanceerde keramische materialen die hun elektrische, magnetische, akoestische, optische, thermische en andere eigenschappen, of hun koppelingseffecten, gebruiken om een bepaalde functie te vervullen. Ze bezitten meerdere elektrische eigenschappen, zoals isolatie, diëlektrische eigenschappen, piëzo-elektrische eigenschappen, thermo-elektrische eigenschappen, halfgeleiding, ionengeleiding en supergeleiding, waardoor ze vele functies en extreem brede toepassingen hebben. Momenteel zijn de belangrijkste materialen die op grote schaal in de praktijk worden gebruikt: isolerend keramiek voor substraten en verpakkingen van geïntegreerde schakelingen, isolerend keramiek voor bougies in auto's, diëlektrisch keramiek voor condensatoren dat veelvuldig wordt gebruikt in televisies en videorecorders, piëzo-elektrisch keramiek met diverse toepassingen en gevoelig keramiek voor verschillende sensoren. Daarnaast worden ze ook gebruikt in lichtbuizen van hogedruk-natriumlampen.
1. Isolerende keramiek voor bougies
Keramische isolatiematerialen voor bougies vormen momenteel de grootste toepassing van keramiek in motoren. Omdat aluminiumoxide uitstekende elektrische isolatie, hoge mechanische sterkte, hoge drukbestendigheid en thermische schokbestendigheid bezit, worden isolerende bougies van aluminiumoxide wereldwijd veel gebruikt. De eisen voor α-aluminiumoxide voor bougies zijn gewone micropoeders van α-aluminiumoxide met een laag natriumgehalte, waarbij het natriumoxidegehalte ≤0,05% is en de gemiddelde deeltjesgrootte 325 mesh bedraagt.
2. Substraten en verpakkingsmaterialen voor geïntegreerde schakelingen
Keramiek, gebruikt als substraatmateriaal en verpakkingsmateriaal, is in de volgende opzichten superieur aan kunststoffen: hoge isolatieweerstand, hoge chemische corrosiebestendigheid, goede afdichting, bescherming tegen vochtindringing, geen reactiviteit en geen vervuiling van ultrazuiver halfgeleidersilicium. De eigenschappen van α-aluminiumoxide 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 (1 MHz), diëlektrisch verlies 3-10⁻⁴ (1 MHz), volumeweerstand > 10¹²-10¹⁴ Ω·cm (kamertemperatuur).
Door de hoge prestaties en hoge integratiegraad 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.
Vanwege 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-aluminiumoxide, wat betekent dat de ontwikkeling ervan zich richt op een hoge zuiverheid en fijnheid.
3. Hogedruk-natriumlamp
Fijn keramiekGemaakt van zeer zuiver ultrafijn aluminiumoxide als grondstof, heeft het materiaal eigenschappen zoals hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid, goede isolatie en hoge sterkte, en is het een uitstekend optisch keramisch materiaal. Transparant polykristallijn, gemaakt van zeer zuiver aluminiumoxide met een kleine hoeveelheid magnesiumoxide, iridiumoxide of iridiumoxide-additieven, en vervaardigd door middel van atmosferisch sinteren en warmpersen, is bestand tegen corrosie door natriumdamp bij hoge temperaturen en kan worden gebruikt als hogedruk-natriumlampen met een hoge lichtopbrengst.
Toepassing van α-aluminiumoxide in constructiekeramiek
Bioceramische materialen zijn anorganische biomedische materialen die, in tegenstelling tot metalen en polymere materialen, geen toxische bijwerkingen hebben en een goede biocompatibiliteit en corrosiebestendigheid met biologisch weefsel bezitten. Ze worden steeds meer gewaardeerd. Het onderzoek naar en de klinische toepassing van bioceramische materialen is geëvolueerd van tijdelijke vervanging en vulling naar permanente en stevige implantatie, en van biologisch inerte materialen naar biologisch actieve materialen en meerfasige composietmaterialen.
De laatste jaren poreusaluminiumoxide keramiekHet materiaal wordt gebruikt voor de vervaardiging van kunstmatige gewrichten, kunstmatige kniegewrichten, kunstmatige heupkoppen, andere kunstmatige botten, kunstmatige tandwortels, botfixatieschroeven en hoornvliesreparaties vanwege de chemische corrosiebestendigheid, slijtvastheid, goede stabiliteit bij hoge temperaturen en thermo-elektrische eigenschappen. De methode om de poriegrootte te beheersen tijdens de bereiding van poreuze aluminiumoxidekeramiek bestaat uit het mengen van aluminiumoxidedeeltjes met verschillende deeltjesgroottes, het impregneren met schuim en het sproeidrogen van de deeltjes. Aluminiumplaten kunnen ook worden geanodiseerd om gerichte nanoscopische microporeuze kanaalvormige poriën te produceren.