α-alüminanın yeni uygulamalarda kullanımıalümina seramikleri
Yeni seramik malzemelerin birçok çeşidi olmasına rağmen, işlevlerine ve kullanım alanlarına 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 ise oksit seramikler, nitrür seramikler, borür seramikler, karbür seramikler ve metal seramikler olarak sınıflandırılabilirler. Bunlar arasında alümina seramikler çok önemlidir ve hammaddesi çeşitli özelliklerdeki α-alümina tozudur.
α-alümina, yüksek mukavemeti, yüksek sertliği, yüksek sıcaklık dayanımı, aşınma direnci ve diğer mükemmel özellikleri nedeniyle çeşitli yeni seramik malzemelerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sadece entegre devre altlıkları, yapay taşlar, kesici aletler, yapay kemikler vb. gibi gelişmiş alümina seramikleri için toz hammadde olmakla kalmayıp, aynı zamanda fosfor taşıyıcı, gelişmiş refrakter malzemeler, özel taşlama malzemeleri vb. olarak da kullanılabilir. Modern bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, α-alüminanın uygulama alanı hızla genişlemekte, pazar talebi de artmakta ve gelecek перспектиfleri oldukça geniştir.
α-alüminanın fonksiyonel seramiklerde kullanımı
Fonksiyonel seramiklerElektriksel, manyetik, akustik, optik, termal ve diğer özelliklerini veya bunların birleşme etkilerini belirli bir işlevi gerçekleştirmek için kullanan gelişmiş seramikleri ifade eder. Yalıtım, dielektrik, piezoelektrik, termoelektrik, yarı iletken, iyon iletkenliği ve süperiletkenlik gibi çoklu elektriksel özelliklere sahip olduklarından, birçok fonksiyona ve son derece geniş uygulama alanına sahiptirler. Şu anda, büyük ölçekte pratik kullanıma sokulan başlıca seramikler, entegre devre alt tabakaları ve ambalajları için yalıtım seramikleri, otomotiv buji yalıtım seramikleri, televizyon ve video kaydedicilerde yaygın olarak kullanılan kapasitör dielektrik seramikleri, çok amaçlı piezoelektrik seramikler ve çeşitli sensörler için hassas seramiklerdir. Ayrıca, yüksek basınçlı sodyum lamba ışık yayan tüplerinde de kullanılırlar.
1. Buji yalıtım seramikleri
Buji yalıtım seramikleri, günümüzde motorlarda seramiklerin en büyük uygulama alanıdır. Alümina, mükemmel elektriksel yalıtım, yüksek mekanik dayanım, yüksek basınç direnci ve termal şok direnci özelliklerine sahip olduğundan, alümina yalıtımlı bujiler dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bujiler için α-alümina gereksinimleri, 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 ambalaj malzemeleri
Alt tabaka malzemesi ve ambalaj malzemesi olarak kullanılan seramikler, aşağıdaki yönlerden plastiklere göre üstünlük gösterir: yüksek yalıtım direnci, yüksek kimyasal korozyon direnci, yüksek sızdırmazlık, nem girişini önleme, reaktif olmama ve ultra saf yarı iletken silikona kirlilik yapmama. Entegre devre alt tabakaları ve ambalaj malzemeleri için gerekli olan α-alüminanın özellikleri şunlardır: termal genleşme katsayısı 7,0×10⁻⁶/℃, termal iletkenlik 20-30 W/K·m (oda sıcaklığı), dielektrik sabiti 9-12 (10⁻¹² Ω·cm), dielektrik kayıp 3~10⁻⁴ Ω·cm (10⁻¹² Ω·cm), hacimsel direnç >10¹²-10¹⁴ Ω·cm (oda sıcaklığı).
Entegre devrelerin yüksek performansı ve yüksek entegrasyonuyla birlikte, alt tabakalar ve ambalaj malzemeleri için daha katı gereksinimler ortaya çıkmaktadır:
Çipin ısı üretimi arttıkça, daha yüksek termal iletkenliğe ihtiyaç duyulur.
Yüksek işlem hızına sahip işlem elemanı için düşük dielektrik sabiti gereklidir.
Termal genleşme katsayısının silisyumunkine yakın olması gerekmektedir. Bu durum, α-alümina üzerinde daha yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır; yani, yüksek saflık ve incelik yönünde geliştirilmesi gerekmektedir.
3. Yüksek basınçlı sodyum ışık yayan lamba
İnce seramiklerYüksek saflıkta ultra ince alümina hammaddesinden üretilen şeffaf polikristalin, yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci, iyi yalıtım, yüksek mukavemet vb. özelliklere sahip olup mükemmel bir optik seramik malzemedir. Az miktarda magnezyum oksit, iridyum oksit veya iridyum oksit katkı maddeleriyle yüksek saflıkta alüminadan üretilen ve atmosferik sinterleme ve sıcak presleme sinterleme yöntemleriyle üretilen şeffaf polikristalin, yüksek sıcaklıkta sodyum buharının korozyonuna dayanabilir ve yüksek aydınlatma verimliliğine sahip yüksek basınçlı sodyum ışık yayan lambalar olarak kullanılabilir.
Yapısal seramiklerde α-alümina uygulaması
İnorganik biyomedikal malzemeler olarak biyoseramik malzemeler, metal ve polimer malzemelere kıyasla toksik yan etkilere sahip değildir ve biyolojik dokularla iyi biyouyumluluk ve korozyon direncine sahiptir. Bu nedenle insanlar tarafından giderek daha çok değer görmektedirler. 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 stabilitesi ve termoelektrik özellikleri nedeniyle yapay iskelet eklemleri, yapay diz eklemleri, yapay uyluk kemiği başları, diğer yapay kemikler, yapay diş kökleri, kemik sabitleme vidaları ve kornea onarımlarında kullanılmıştır. Gözenekli alümina seramiklerin hazırlanması sırasında gözenek boyutunu kontrol etme yöntemi, farklı partikül boyutlarındaki alümina partiküllerini karıştırmak, köpük emdirmek ve partikülleri püskürtmeli kurutmaktır. Alüminyum levhalar ayrıca yönlü nano ölçekli mikro gözenekli kanal tipi gözenekler üretmek için anotlanabilir.