Uporaba α-aluminijevega oksida v novihaluminijeva keramika
Čeprav obstaja veliko različnih novih keramičnih materialov, jih lahko glede na njihove funkcije in uporabo v grobem razdelimo v tri kategorije: funkcionalna keramika (znana tudi kot elektronska keramika), strukturna keramika (znana tudi kot inženirska keramika) in biokeramika. Glede na različne uporabljene surovine jih lahko razdelimo na oksidno keramiko, nitridno keramiko, boridno keramiko, karbidno keramiko in kovinsko keramiko. Med njimi je zelo pomembna aluminijeva keramika, katere surovina je prah α-aluminijevega oksida z različnimi specifikacijami.
α-aluminijev oksid se zaradi visoke trdnosti, visoke trdote, odpornosti na visoke temperature, odpornosti proti obrabi in drugih odličnih lastnosti pogosto uporablja pri proizvodnji različnih novih keramičnih materialov. Ni le praškasta surovina za napredno aluminijevo keramiko, kot so integrirana vezja, umetni dragulji, rezalna orodja, umetne kosti itd., temveč se lahko uporablja tudi kot nosilec fosforja, napredni ognjevzdržni materiali, posebni brusni materiali itd. Z razvojem sodobne znanosti in tehnologije se področje uporabe α-aluminijevega oksida hitro širi, povečuje se tudi povpraševanje na trgu, njegove možnosti pa so zelo široke.
Uporaba α-aluminijevega oksida v funkcionalni keramiki
Funkcionalna keramikaNanašajo se na napredno keramiko, ki s svojimi električnimi, magnetnimi, akustičnimi, optičnimi, toplotnimi in drugimi lastnostmi ali učinki spajanja dosega določeno funkcijo. Imajo več električnih lastnosti, kot so izolacijske, dielektrične, piezoelektrične, termoelektrične, polprevodniške, ionske in superprevodne lastnosti, zato imajo številne funkcije in izjemno široko uporabo. Trenutno so glavne, ki so bile v praksi uporabljene v velikem obsegu, izolacijska keramika za podlage in embalažo integriranih vezij, izolacijska keramika za avtomobilske svečke, dielektrična keramika za kondenzatorje, ki se pogosto uporablja v televizorjih in videorekorderjih, piezoelektrična keramika z večnamensko uporabo in občutljiva keramika za različne senzorje. Poleg tega se uporabljajo tudi za visokotlačne natrijeve sijalke.
1. Izolacijska keramika za svečke
Keramika za izolacijo svečk je trenutno edina največja uporaba keramike v motorjih. Ker ima aluminijev oksid odlično električno izolacijo, visoko mehansko trdnost, visoko tlačno odpornost in odpornost na toplotne udarce, se izolacijske svečke iz aluminijevega oksida pogosto uporabljajo po vsem svetu. Zahteve za α-aluminijev oksid za svečke so običajni mikroprahovi α-aluminijevega oksida z nizko vsebnostjo natrija, v katerih je vsebnost natrijevega oksida ≤ 0,05 %, povprečna velikost delcev pa je 325 mesh.
2. Podlage integriranih vezij in embalažni materiali
Keramika, ki se uporablja kot substratni materiali in embalažni materiali, je v naslednjih vidikih boljša od plastike: visoka izolacijska upornost, visoka kemična odpornost proti koroziji, visoka tesnost, preprečevanje prodiranja vlage, odsotnost reaktivnosti in odsotnost onesnaževanja ultra čistega polprevodniškega silicija. Lastnosti α-aluminijevega oksida, potrebne za substrate integriranih vezij in embalažne materiale, so: koeficient toplotnega raztezanja 7,0 × 10⁻⁶/℃, toplotna prevodnost 20–30 W/K·m (sobna temperatura), dielektrična konstanta 9–12 (IMMHz), dielektrične izgube 3–10⁻⁴ (IMMHz), volumska upornost > 10⁻¹²–10⁻¹4 Ω·cm (sobna temperatura).
Zaradi visoke zmogljivosti in visoke integracije integriranih vezij so za substrate in embalažne materiale postavljene strožje zahteve:
Ko se povečuje toplotna energija čipa, je potrebna večja toplotna prevodnost.
Zaradi visoke hitrosti računalniškega elementa je potrebna nizka dielektrična konstanta.
Koeficient toplotnega raztezanja mora biti blizu silicijevemu. To postavlja višje zahteve glede α-aluminijevega oksida, torej se razvija v smeri visoke čistosti in finosti.
3. Visokotlačna natrijeva svetleča svetilka
Fina keramikaIzdelani iz visoko čistega ultrafinega aluminijevega oksida kot surovine imajo značilnosti visoke temperaturne odpornosti, odpornosti proti koroziji, dobre izolacije, visoke trdnosti itd. in so odličen optični keramični material. Prozorni polikristalni materiali, izdelani iz visoko čistega aluminijevega oksida z majhno količino dodatkov magnezijevega oksida, iridijevega oksida ali iridijevega oksida, izdelani s sintranjem v atmosferi in vročim stiskanjem, lahko prenesejo korozijo zaradi visokotemperaturnih natrijevih hlapov in se lahko uporabljajo kot visokotlačne natrijeve svetleče sijalke z visoko svetlobno učinkovitostjo.
Uporaba α-aluminijevega oksida v strukturni keramiki
Kot anorganski biomedicinski materiali biokeramični materiali nimajo strupenih stranskih učinkov v primerjavi s kovinskimi in polimernimi materiali ter imajo dobro biokompatibilnost in odpornost proti koroziji z biološkimi tkivi. Ljudje jih vse bolj cenijo. Raziskave in klinična uporaba biokeramičnih materialov so se razvile od kratkotrajne zamenjave in polnjenja do trajne in trdne implantacije ter od biološko inertnih materialov do biološko aktivnih materialov in večfaznih kompozitnih materialov.
V zadnjih letih, poroznoaluminijeva keramikaZaradi svoje kemične odpornosti proti koroziji, obrabi, dobre stabilnosti pri visokih temperaturah in termoelektričnih lastnosti se uporabljajo za izdelavo umetnih skeletnih sklepov, umetnih kolenskih sklepov, umetnih stegneničnih glav, drugih umetnih kosti, umetnih zobnih korenin, vijakov za pritrditev kosti in popravil roženice. Metoda za nadzor velikosti por med pripravo porozne aluminijeve keramike je mešanje delcev aluminijevega oksida različnih velikosti, impregnacija s peno in sušenje delcev z razprševanjem. Aluminijaste plošče je mogoče tudi eloksirati, da se ustvarijo usmerjene nanometrske mikroporozne pore v obliki kanalov.