Застосування α-оксиду алюмінію в новихалюмінієва кераміка
Хоча існує багато різновидів нових керамічних матеріалів, їх можна умовно розділити на три категорії залежно від їхніх функцій та використання: функціональна кераміка (також відома як електронна кераміка), конструкційна кераміка (також відома як інженерна кераміка) та біокераміка. Залежно від різних використовуваних сировинних компонентів, їх можна розділити на оксидну кераміку, нітридну кераміку, боридну кераміку, карбідну кераміку та металокераміку. Серед них дуже важлива алюмооксидна кераміка, сировиною якої є порошок α-оксиду алюмінію різних характеристик.
α-оксид алюмінію широко використовується у виробництві різних нових керамічних матеріалів завдяки своїй високій міцності, високій твердості, стійкості до високих температур, зносостійкості та іншим чудовим властивостям. Він є не лише порошкоподібною сировиною для передової оксидної кераміки, такої як підкладки інтегральних схем, штучне дорогоцінне каміння, ріжучі інструменти, штучні кістки тощо, але також може використовуватися як носій люмінофора, передові вогнетривкі матеріали, спеціальні шліфувальні матеріали тощо. З розвитком сучасної науки і техніки сфера застосування α-оксиду алюмінію швидко розширюється, зростає і ринковий попит, а його перспективи дуже широкі.
Застосування α-оксиду алюмінію у функціональній кераміці
Функціональна керамікавідносяться до вдосконалених керамічних матеріалів, які використовують свої електричні, магнітні, акустичні, оптичні, теплові та інші властивості або ефекти зв'язку для досягнення певної функції. Вони мають численні електричні властивості, такі як ізоляція, діелектричні, п'єзоелектричні, термоелектричні, напівпровідникові, іонна провідність та надпровідність, тому вони мають багато функцій та надзвичайно широке застосування. Наразі основними з них, що знайшли практичне використання у великих масштабах, є ізоляційна кераміка для підкладок та упаковки інтегральних схем, ізоляційна кераміка для автомобільних свічок запалювання, діелектрична кераміка для конденсаторів, що широко використовується в телевізорах та відеомагнітофонах, п'єзоелектрична кераміка з багаторазовим використанням та чутлива кераміка для різних датчиків. Крім того, вони також використовуються для світловипромінюючих трубок натрієвих ламп високого тиску.
1. Ізоляційна кераміка свічок запалювання
Ізоляційна кераміка для свічок запалювання наразі є єдиним найбільшим застосуванням кераміки в двигунах. Оскільки оксид алюмінію має чудову електричну ізоляцію, високу механічну міцність, стійкість до високого тиску та термостійкість, ізоляційні свічки запалювання з оксиду алюмінію широко використовуються у світі. Вимоги до α-оксиду алюмінію для свічок запалювання передбачають використання звичайних мікропорошків α-оксиду алюмінію з низьким вмістом натрію, в яких вміст оксиду натрію ≤0,05%, а середній розмір частинок становить 325 меш.
2. Підкладки та пакувальні матеріали інтегральних схем
Кераміка, що використовується як матеріали підкладки та пакувальні матеріали, перевершує пластмаси за такими показниками: висока ізоляційна стійкість, висока хімічна корозійна стійкість, висока герметичність, запобігання проникненню вологи, відсутність реакційної здатності та відсутність забруднення надчистого напівпровідникового кремнію. Властивості α-оксиду алюмінію, необхідні для підкладок інтегральних схем та пакувальних матеріалів: коефіцієнт теплового розширення 7,0×10⁻⁶/℃, теплопровідність 20-30 Вт/К·м (кімнатна температура), діелектрична проникність 9-12 (1 МГц), діелектричні втрати 3~10⁻⁴ (1 МГц), об'ємний опір >1012-1014 Ом·см (кімнатна температура).
З огляду на високу продуктивність та високий рівень інтеграції інтегральних схем, до підкладок та пакувальних матеріалів висуваються більш суворі вимоги:
Зі збільшенням тепловиділення чіпа потрібна вища теплопровідність.
При високій швидкості обчислювального елемента потрібна низька діелектрична проникність.
Коефіцієнт теплового розширення повинен бути близьким до кремнію. Це ставить вищі вимоги до α-оксиду алюмінію, тобто він розвивається в напрямку високої чистоти та тонкості помелу.
3. Натрієва світлодіодна лампа високого тиску
Вишукана керамікаВиготовлені з високочистого надтонкого глинозему як сировини, мають характеристики високої термостійкості, корозійної стійкості, доброї ізоляції, високої міцності тощо, і є чудовим оптичним керамічним матеріалом. Прозорий полікристалічний матеріал, виготовлений з високочистого глинозему з невеликою кількістю добавок оксиду магнію, оксиду іридію або оксиду іридію, отриманий шляхом спікання в атмосфері та гарячого пресування, може витримувати корозію, спричинену високотемпературними парами натрію, і може використовуватися як натрієві світлодіодні лампи високого тиску з високою світловіддачею.
Застосування α-оксиду алюмінію в конструкційній кераміці
Як неорганічні біомедичні матеріали, біокерамічні матеріали не мають токсичних побічних ефектів порівняно з металевими та полімерними матеріалами, а також мають добру біосумісність та стійкість до корозії з біологічними тканинами. Вони все більше цінуються людьми. Дослідження та клінічне застосування біокерамічних матеріалів розвинулися від короткочасної заміни та пломбування до постійної та міцної імплантації, а також від біологічних інертних матеріалів до біологічно активних матеріалів та багатофазних композитних матеріалів.
В останні роки пористіалюмінієва керамікавикористовуються для виготовлення штучних скелетних суглобів, штучних колінних суглобів, штучних головок стегнової кістки, інших штучних кісток, штучних коренів зубів, гвинтів для фіксації кісток та відновлення рогівки завдяки їхній хімічній корозійній стійкості, зносостійкості, добрій стабільності при високих температурах та термоелектричним властивостям. Метод контролю розміру пор під час приготування пористої кераміки з оксиду алюмінію полягає у змішуванні частинок оксиду алюмінію різних розмірів, просоченні піною та розпилювальному сушінні частинок. Алюмінієві пластини також можна анодувати для створення спрямованих нанорозмірних мікропористих пор канального типу.