Приложение на α-алуминиев оксид в новиалуминиева керамика
Въпреки че има много разновидности на нови керамични материали, те могат грубо да бъдат разделени на три категории според техните функции и приложения: функционална керамика (известна също като електронна керамика), структурна керамика (известна също като инженерна керамика) и биокерамика. Според различните използвани суровини, те могат да бъдат разделени на оксидна керамика, нитридна керамика, боридна керамика, карбидна керамика и металокерамика. Сред тях алуминиевата керамика е много важна, а суровината ѝ е α-алуминиев прах с различни спецификации.
α-алуминиевият оксид се използва широко в производството на различни нови керамични материали, благодарение на високата си якост, висока твърдост, устойчивост на висока температура, износоустойчивост и други отлични свойства. Той е не само прахообразна суровина за усъвършенствана алуминиева керамика, като например подложки за интегрални схеми, изкуствени скъпоценни камъни, режещи инструменти, изкуствени кости и др., но може да се използва и като носител на фосфор, усъвършенствани огнеупорни материали, специални шлифовъчни материали и др. С развитието на съвременната наука и технологии, областта на приложение на α-алуминиевия оксид бързо се разширява, пазарното търсене също се увеличава и перспективите му са много широки.
Приложение на α-алуминиев оксид във функционалната керамика
Функционална керамикаОтнасят се за усъвършенствана керамика, която използва своите електрически, магнитни, акустични, оптични, термични и други свойства или своите ефекти на свързване, за да постигне определена функция. Те имат множество електрически свойства, като изолация, диелектрични, пиезоелектрични, термоелектрични, полупроводникови, йонна проводимост и свръхпроводимост, така че имат много функции и изключително широки приложения. В момента основните, които са приложени в практиката в голям мащаб, са изолационна керамика за субстрати и опаковки на интегрални схеми, изолационна керамика за автомобилни свещи, диелектрична керамика за кондензатори, широко използвана в телевизори и видеорекордери, пиезоелектрична керамика с многократна употреба и чувствителна керамика за различни сензори. Освен това, те се използват и за светодиодни тръби за натриеви лампи с високо налягане.
1. Изолационна керамика за свещи
Изолационната керамика за свещи в момента е единственото най-голямо приложение на керамиката в двигателите. Тъй като алуминиевият оксид има отлична електрическа изолация, висока механична якост, устойчивост на високо налягане и устойчивост на термичен удар, алуминиевите изолационни свещи се използват широко в света. Изискванията за α-алуминиев оксид за свещи са обикновени нисконатриеви микропрахове от α-алуминиев оксид, в които съдържанието на натриев оксид е ≤0,05% и средният размер на частиците е 325 mesh.
2. Субстрати на интегрални схеми и опаковъчни материали
Керамиката, използвана като субстратни материали и опаковъчни материали, превъзхожда пластмасите в следните аспекти: висока изолационна устойчивост, висока химическа устойчивост на корозия, висока степен на уплътняване, предотвратяване на проникване на влага, липса на реактивност и липса на замърсяване спрямо ултрачистия полупроводников силиций. Свойствата на α-алуминиевия оксид, необходими за субстрати за интегрални схеми и опаковъчни материали, са: коефициент на термично разширение 7,0×10⁻⁶/℃, топлопроводимост 20-30 W/K·m (стайна температура), диелектрична константа 9-12 (IMMHz), диелектрични загуби 3~10⁻⁴ (IMMHz), обемно съпротивление >1012-1014Ω·cm (стайна температура).
С високата производителност и високата степен на интеграция на интегралните схеми, се поставят по-строги изисквания към субстратите и опаковъчните материали:
С увеличаване на генерирането на топлина от чипа се изисква по-висока топлопроводимост.
С високата скорост на изчислителния елемент е необходима ниска диелектрична константа.
Коефициентът на термично разширение трябва да бъде близък до този на силиция. Това поставя по-високи изисквания към α-алуминиевия оксид, т.е. той се развива в посока на висока чистота и финост.
3. Натриева лампа с високо налягане
Фина керамикаИзработени от високочист ултрафин алуминиев оксид като суровина, имат характеристиките на устойчивост на висока температура, устойчивост на корозия, добра изолация, висока якост и др. и са отличен оптичен керамичен материал. Прозрачният поликристален материал, изработен от високочист алуминиев оксид с малко количество добавки от магнезиев оксид, иридиев оксид или иридиев оксид, и получен чрез атмосферно синтероване и горещо пресоване, може да издържи на корозия от високотемпературни натриеви пари и може да се използва като натриеви лампи с високо налягане, излъчващи светлина, с висока светлинна ефективност.
Приложение на α-алуминиев оксид в структурната керамика
Като неорганични биомедицински материали, биокерамичните материали нямат токсични странични ефекти в сравнение с металните и полимерните материали и имат добра биосъвместимост и устойчивост на корозия с биологичните тъкани. Те са все по-ценени от хората. Изследванията и клиничното приложение на биокерамичните материали са се развили от краткосрочно заместване и пълнене до постоянно и здраво имплантиране, и от биологично инертни материали до биологично активни материали и многофазни композитни материали.
През последните години, порестиалуминиева керамикаса били използвани за направата на изкуствени скелетни стави, изкуствени коленни стави, изкуствени бедрени глави, други изкуствени кости, изкуствени зъбни корени, винтове за фиксиране на кости и ремонт на роговици, поради тяхната устойчивост на химическа корозия, износоустойчивост, добра стабилност при високи температури и термоелектрични свойства. Методът за контролиране на размера на порите по време на приготвянето на пореста алуминиева керамика е смесване на алуминиеви частици с различни размери, импрегниране с пяна и сушене чрез пулверизиране. Алуминиевите плочи могат също да бъдат анодирани, за да се получат насочени наномащабни микропорести пори тип канал.