α-alüminanın yeni uygulamalarda uygulanmasıalümina seramikleri
Yeni seramik malzemelerin birçok çeşidi bulunsa da, işlevlerine ve kullanımlarına göre kabaca üç kategoriye ayrılabilirler: fonksiyonel seramikler (elektronik seramikler olarak da bilinir), yapısal seramikler (mühendislik seramikleri olarak da bilinir) ve biyoseramikler. Kullanılan farklı hammadde bileşenlerine göre oksit seramikler, nitrür seramikler, borür seramikler, karbür seramikler ve metal seramikler olarak sınıflandırılabilirler. Bunlar arasında alümina seramikler oldukça önemlidir ve hammaddesi çeşitli özelliklerde alfa-alümina tozudur.
α-alümina, yüksek mukavemeti, yüksek sertliği, yüksek sıcaklık dayanımı, aşınma direnci ve diğer mükemmel özellikleri sayesinde çeşitli yeni seramik malzemelerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Entegre devre altlıkları, yapay taşlar, kesici takımlar, yapay kemikler vb. gibi gelişmiş alümina seramikler için toz hammadde olmasının yanı sıra, fosfor taşıyıcı, gelişmiş refrakter malzemeler, özel öğütme malzemeleri vb. olarak da kullanılabilir. Modern bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, α-alüminanın uygulama alanı hızla genişlemekte, pazar talebi artmakta ve beklentileri oldukça genişlemektedir.
Fonksiyonel seramiklerde α-alüminanın uygulanması
Fonksiyonel seramiklerBelirli bir işlevi yerine getirmek için elektriksel, manyetik, akustik, optik, termal ve diğer özelliklerini veya kuplaj etkilerini kullanan gelişmiş seramikleri ifade eder. Yalıtım, dielektrik, piezoelektrik, termoelektrik, yarı iletken, iyon iletkenliği ve süperiletkenlik gibi birden fazla elektriksel özelliğe sahip olduklarından, birçok işleve ve son derece geniş uygulama alanına sahiptirler. Şu anda geniş ölçekte pratik kullanıma sunulan başlıca seramikler, entegre devre altlıkları ve paketlemeleri için yalıtım seramikleri, otomotiv buji yalıtım seramikleri, televizyon ve video kayıt cihazlarında yaygın olarak kullanılan kapasitör dielektrik seramikleri, çok amaçlı piezoelektrik seramikler ve çeşitli sensörler için hassas seramiklerdir. Ayrıca, yüksek basınçlı sodyum lambalı ışık yayan tüplerde de kullanılırlar.
1. Buji yalıtım seramikleri
Buji yalıtım seramikleri, şu anda motorlarda seramiklerin en yaygın uygulama alanıdır. Alüminyum oksit mükemmel elektriksel yalıtım, yüksek mekanik mukavemet, yüksek basınç ve termal şok direncine sahip olduğundan, alüminyum oksit yalıtım bujileri dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bujiler için α-alümina gereksinimi, sodyum oksit içeriği ≤%0,05 ve ortalama parçacık boyutu 325 mesh olan sıradan düşük sodyumlu α-alümina mikro tozlarıdır.
2. Entegre devre alt tabakaları ve paketleme malzemeleri
Alt tabaka malzemesi ve ambalaj malzemesi olarak kullanılan seramikler, aşağıdaki açılardan plastiklerden üstündür: yüksek yalıtım direnci, yüksek kimyasal korozyon direnci, yüksek sızdırmazlık, nem penetrasyon önleme, reaktif olmama ve ultra saf yarı iletken silikonu kirletmeme. Entegre devre alt tabakaları ve ambalaj malzemeleri için gerekli olan α-alümina özellikleri şunlardır: termal genleşme katsayısı 7,0×10-6/℃, termal iletkenlik 20-30W/K·m (oda sıcaklığı), dielektrik sabiti 9-12 (IMHz), dielektrik kaybı 3~10-4 (IMHz), hacim direnci >1012-1014Ω·cm (oda sıcaklığı).
Entegre devrelerin yüksek performans ve yüksek entegrasyon kabiliyeti ile birlikte, alt tabakalar ve ambalaj malzemeleri için daha sıkı gereksinimler ortaya çıkmaktadır:
Çipin ısı üretimi arttıkça daha yüksek ısıl iletkenliğe ihtiyaç duyulmaktadır.
Hesaplama elemanının yüksek hızı nedeniyle düşük dielektrik sabitine ihtiyaç duyulmaktadır.
Termal genleşme katsayısının silisyuma yakın olması gerekmektedir. Bu durum, α-alümina için daha yüksek gereksinimler ortaya çıkarır; yani yüksek saflık ve incelik yönünde gelişir.
3. Yüksek basınçlı sodyum ışık yayan lamba
İnce seramiklerYüksek saflıkta ultra ince alüminadan üretilen hammaddeler, yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci, iyi yalıtım, yüksek mukavemet vb. özelliklere sahiptir ve mükemmel bir optik seramik malzemedir. Yüksek saflıkta alüminadan, az miktarda magnezyum oksit, iridyum oksit veya iridyum oksit katkı maddeleriyle üretilen ve atmosfer sinterleme ve sıcak pres sinterleme yöntemleriyle üretilen şeffaf polikristalin, yüksek sıcaklıktaki sodyum buharının korozyonuna dayanabilir ve yüksek aydınlatma verimliliğine sahip yüksek basınçlı sodyum ışık yayan lambalar olarak kullanılabilir.
α-alüminanın yapısal seramiklerde uygulanması
İnorganik biyomedikal malzemeler olan biyoseramik malzemeler, metal malzemeler ve polimer malzemelere kıyasla toksik yan etkilere sahip değildir ve biyolojik dokularla iyi biyouyumluluk ve korozyon direncine sahiptir. İnsanlar tarafından giderek daha fazla değer kazanmaktadır. Biyoseramik malzemelerin araştırma ve klinik uygulamaları, kısa süreli değiştirme ve dolgudan kalıcı ve sağlam implantasyona, biyolojik olarak inert malzemelerden biyolojik olarak aktif malzemelere ve çok fazlı kompozit malzemelere doğru gelişmiştir.
Son yıllarda gözeneklialümina seramikleriKimyasal korozyon direnci, aşınma direnci, iyi yüksek sıcaklık kararlılığı ve termoelektrik özellikleri nedeniyle yapay iskelet eklemleri, yapay diz eklemleri, yapay femur başları, diğer yapay kemikler, yapay diş kökleri, kemik sabitleme vidaları ve kornea onarımları yapmak için kullanılmıştır. Gözenekli alümina seramiklerin hazırlanması sırasında gözenek boyutunu kontrol etme yöntemi, farklı parçacık boyutlarındaki alümina parçacıklarını karıştırmak, köpük emdirmek ve parçacıkları püskürtme yoluyla kurutmaktır. Alüminyum plakalar ayrıca, yönlü nano ölçekli mikro gözenekli kanal tipi gözenekler üretmek için anodize edilebilir.