Применение α-оксида алюминия в новых технологияхкерамика из оксида алюминия
Несмотря на множество разновидностей новых керамических материалов, их можно условно разделить на три категории в зависимости от функций и применения: функциональная керамика (также известная как электронная керамика), конструкционная керамика (также известная как инженерная керамика) и биокерамика. В зависимости от используемых сырьевых компонентов их можно разделить на оксидную керамику, нитридную керамику, боридную керамику, карбидную керамику и металлокерамику. Среди них особое значение имеет керамика на основе оксида алюминия, сырьем для которой является порошок α-оксида алюминия различных характеристик.
α-Алюминий широко используется в производстве различных новых керамических материалов благодаря своей высокой прочности, твердости, термостойкости, износостойкости и другим превосходным свойствам. Он является не только порошковым сырьем для производства передовой алюмокерамики, такой как подложки для интегральных схем, искусственные драгоценные камни, режущие инструменты, искусственные кости и т. д., но также может использоваться в качестве носителя люминофора, передовых огнеупорных материалов, специальных шлифовальных материалов и т. д. С развитием современной науки и техники область применения α-Алюминия быстро расширяется, рыночный спрос также растет, и его перспективы очень широки.
Применение α-оксида алюминия в функциональной керамике
Функциональная керамикаРечь идёт о передовой керамике, которая использует свои электрические, магнитные, акустические, оптические, тепловые и другие свойства или их комбинированные эффекты для достижения определённой функции. Она обладает множеством электрических свойств, таких как изоляция, диэлектрические свойства, пьезоэлектрические свойства, термоэлектрические свойства, полупроводниковые свойства, ионная проводимость и сверхпроводимость, поэтому имеет множество функций и чрезвычайно широкое применение. В настоящее время основными материалами, широко используемыми на практике, являются изоляционная керамика для подложек и корпусов интегральных схем, изоляционная керамика для автомобильных свечей зажигания, диэлектрическая керамика для конденсаторов, широко используемая в телевизорах и видеомагнитофонах, многоцелевая пьезоэлектрическая керамика и чувствительная керамика для различных датчиков. Кроме того, она также используется в светодиодах натриевых ламп высокого давления.
1. Изоляционная керамика свечи зажигания
В настоящее время наиболее распространенным применением керамики в двигателях является использование изоляционной керамики для свечей зажигания. Благодаря превосходным электроизоляционным свойствам оксида алюминия, высокой механической прочности, высокой устойчивости к давлению и термическим ударам, изоляционные свечи зажигания из оксида алюминия широко используются во всем мире. Требования к α-оксиду алюминия для свечей зажигания включают обычные микропорошки α-оксида алюминия с низким содержанием натрия, в которых содержание оксида натрия составляет ≤0,05%, а средний размер частиц — 325 меш.
2. Подложки для интегральных схем и упаковочные материалы.
Керамика, используемая в качестве подложек и упаковочных материалов, превосходит пластик по следующим параметрам: высокое сопротивление изоляции, высокая стойкость к химической коррозии, высокая герметичность, предотвращение проникновения влаги, отсутствие реакционной способности и отсутствие загрязнения сверхчистого полупроводникового кремния. Свойства α-оксида алюминия, необходимые для подложек интегральных схем и упаковочных материалов, следующие: коэффициент теплового расширения 7,0×10⁻⁶/℃, теплопроводность 20-30 Вт/К·м (при комнатной температуре), диэлектрическая постоянная 9-12 (МГц), диэлектрические потери 3-10⁻⁴ (МГц), объемное удельное сопротивление >10¹²-10¹⁴ Ом·см (при комнатной температуре).
В связи с высокой производительностью и степенью интеграции интегральных схем, к подложкам и упаковочным материалам предъявляются более жесткие требования:
По мере увеличения тепловыделения чипа требуется более высокая теплопроводность.
Из-за высокой скорости вычислительного элемента требуется низкая диэлектрическая постоянная.
Коэффициент теплового расширения должен быть близок к коэффициенту теплового расширения кремния. Это предъявляет более высокие требования к α-оксиду алюминия, то есть разработка ведется в направлении высокой чистоты и тонкости помола.
3. Натриевая лампа высокого давления
Изящная керамикаИзготовленные из высокочистого ультрадисперсного оксида алюминия в качестве сырья, они обладают такими характеристиками, как высокая термостойкость, коррозионная стойкость, хорошая изоляция, высокая прочность и т. д., и являются превосходным оптико-керамическим материалом. Прозрачные поликристаллические материалы, изготовленные из высокочистого оксида алюминия с небольшим количеством оксида магния, оксида иридия или добавок оксида иридия, методом атмосферного спекания и горячего прессования, выдерживают коррозию под воздействием высокотемпературного пара натрия и могут использоваться в качестве натриевых ламп высокого давления с высокой светоотдачей.
Применение α-оксида алюминия в конструкционной керамике
Биокерамические материалы, как неорганические биомедицинские материалы, не обладают токсическим воздействием по сравнению с металлами и полимерами, а также отличаются хорошей биосовместимостью и коррозионной стойкостью к биологическим тканям. Их ценность для людей постоянно растет. Исследования и клиническое применение биокерамических материалов развивались от кратковременной замены и заполнения до постоянной и надежной имплантации, от биологически инертных материалов до биологически активных материалов и многофазных композитных материалов.
В последние годы пористыекерамика из оксида алюминияБлагодаря своей стойкости к химической коррозии, износостойкости, хорошей высокотемпературной стабильности и термоэлектрическим свойствам, оксид алюминия используется для изготовления искусственных суставов скелета, искусственных коленных суставов, искусственных головок бедренной кости, других искусственных костей, искусственных корней зубов, винтов для фиксации костей и для восстановления роговицы. Метод контроля размера пор при изготовлении пористой керамики из оксида алюминия заключается в смешивании частиц оксида алюминия различного размера, пропитке пеной и распылительной сушке частиц. Алюминиевые пластины также могут быть анодированы для получения направленных наноразмерных микропористых каналов.