Ứng dụng của α-alumina tronggốm alumina
Mặc dù có rất nhiều loại vật liệu gốm mới, nhưng chúng có thể được chia thành ba loại theo chức năng và mục đích sử dụng: gốm chức năng (còn gọi là gốm điện tử), gốm kết cấu (còn gọi là gốm kỹ thuật) và gốm sinh học. Theo các thành phần nguyên liệu thô khác nhau được sử dụng, chúng có thể được chia thành gốm oxit, gốm nitride, gốm boride, gốm carbide và gốm kim loại. Trong số đó, gốm alumina rất quan trọng, và nguyên liệu thô của nó là bột α-alumina với các thông số kỹ thuật khác nhau.
α-alumina được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhiều loại vật liệu gốm mới nhờ độ bền cao, độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn và các đặc tính ưu việt khác. Nó không chỉ là nguyên liệu bột thô cho gốm alumina tiên tiến như đế mạch tích hợp, đá quý nhân tạo, dụng cụ cắt gọt, xương nhân tạo, v.v., mà còn có thể được sử dụng làm chất mang phốt pho, vật liệu chịu lửa tiên tiến, vật liệu mài đặc biệt, v.v. Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, lĩnh vực ứng dụng của α-alumina đang mở rộng nhanh chóng, nhu cầu thị trường cũng ngày càng tăng, và triển vọng của nó rất rộng mở.
Ứng dụng của α-alumina trong gốm chức năng
Gốm sứ chức năngGốm sứ tiên tiến là loại gốm sử dụng các đặc tính điện, từ, âm, quang, nhiệt và các đặc tính khác hoặc hiệu ứng ghép nối của chúng để đạt được một chức năng nhất định. Chúng sở hữu nhiều đặc tính điện như cách điện, điện môi, áp điện, nhiệt điện, bán dẫn, độ dẫn ion và siêu dẫn, do đó có nhiều chức năng và ứng dụng cực kỳ rộng rãi. Hiện nay, các loại gốm chính đã được đưa vào sử dụng trên quy mô lớn là gốm cách điện dùng cho đế mạch tích hợp và bao bì, gốm cách điện bugi ô tô, gốm điện môi tụ điện được sử dụng rộng rãi trong tivi và đầu ghi hình, gốm áp điện đa năng và gốm nhạy cảm dùng cho các loại cảm biến. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng cho đèn ống phát sáng natri áp suất cao.
1. Gốm cách điện bugi
Gốm cách điện bugi hiện là ứng dụng gốm duy nhất lớn nhất trong động cơ. Do alumina có khả năng cách điện tuyệt vời, độ bền cơ học cao, khả năng chịu áp suất cao và khả năng chống sốc nhiệt, bugi cách điện alumina được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Yêu cầu đối với α-alumina cho bugi là bột vi mô α-alumina hàm lượng natri thấp thông thường, trong đó hàm lượng natri oxit ≤0,05% và kích thước hạt trung bình là 325 mesh.
2. Vật liệu đóng gói và chất nền mạch tích hợp
Gốm sứ được sử dụng làm vật liệu nền và vật liệu đóng gói vượt trội hơn nhựa ở các khía cạnh sau: khả năng cách điện cao, khả năng chống ăn mòn hóa học cao, độ kín cao, chống thấm ẩm, không phản ứng và không gây ô nhiễm cho silic bán dẫn siêu tinh khiết. Các đặc tính của α-alumina cần thiết cho vật liệu nền mạch tích hợp và vật liệu đóng gói là: hệ số giãn nở nhiệt 7,0×10-6/℃, độ dẫn nhiệt 20-30W/K·m (nhiệt độ phòng), hằng số điện môi 9-12 (IMHz), tổn hao điện môi 3-10-4 (IMHz), điện trở suất thể tích> 1012-1014Ω·cm (nhiệt độ phòng).
Với hiệu suất cao và khả năng tích hợp cao của mạch tích hợp, các yêu cầu nghiêm ngặt hơn được đưa ra đối với chất nền và vật liệu đóng gói:
Khi nhiệt lượng tỏa ra từ chip tăng lên, độ dẫn nhiệt sẽ cao hơn.
Với tốc độ cao của phần tử tính toán, cần có hằng số điện môi thấp.
Hệ số giãn nở nhiệt phải gần bằng silic. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với α-alumina, tức là nó phải phát triển theo hướng có độ tinh khiết và độ mịn cao.
3. Đèn phát sáng natri áp suất cao
Đồ gốm tinh xảoĐược làm từ nguyên liệu alumina siêu mịn có độ tinh khiết cao, có các đặc tính như chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn, cách điện tốt, độ bền cao, v.v., là vật liệu gốm quang học tuyệt vời. Đa tinh thể trong suốt được làm từ alumina có độ tinh khiết cao, bổ sung một lượng nhỏ magie oxit, iridi oxit hoặc phụ gia iridi oxit, được chế tạo bằng phương pháp thiêu kết trong khí quyển và thiêu kết ép nóng, có thể chịu được sự ăn mòn của hơi natri ở nhiệt độ cao và có thể được sử dụng làm đèn phát sáng natri áp suất cao với hiệu suất chiếu sáng cao.
Ứng dụng của α-alumina trong gốm kết cấu
Là vật liệu y sinh vô cơ, vật liệu gốm sinh học không có tác dụng phụ độc hại so với vật liệu kim loại và vật liệu polymer, đồng thời có khả năng tương thích sinh học và chống ăn mòn tốt với các mô sinh học. Chúng ngày càng được mọi người coi trọng. Nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng của vật liệu gốm sinh học đã phát triển từ việc thay thế và trám tạm thời đến cấy ghép cố định và bền vững, và từ vật liệu trơ sinh học đến vật liệu hoạt tính sinh học và vật liệu composite đa pha.
Trong những năm gần đây, xốpgốm aluminađã được sử dụng để chế tạo khớp xương nhân tạo, khớp gối nhân tạo, đầu xương đùi nhân tạo, các loại xương nhân tạo khác, chân răng nhân tạo, vít cố định xương và phục hồi giác mạc nhờ khả năng chống ăn mòn hóa học, chống mài mòn, ổn định nhiệt độ cao và đặc tính nhiệt điện. Phương pháp kiểm soát kích thước lỗ rỗng trong quá trình chế tạo gốm alumina xốp là trộn các hạt alumina có kích thước hạt khác nhau, tẩm bọt và sấy phun các hạt. Tấm nhôm cũng có thể được anot hóa để tạo ra các lỗ rỗng dạng kênh vi xốp định hướng ở quy mô nano.