Ứng dụng α-alumina trong các công nghệ mớigốm alumina
Mặc dù có nhiều loại vật liệu gốm mới, nhưng nhìn chung chúng có thể được chia thành ba loại chính dựa trên chức năng và công 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 khác nhau được sử dụng, chúng có thể được chia thành gốm oxit, gốm nitrua, gốm borua, gốm cacbua và gốm kim loại. Trong đó, gốm alumina rất quan trọng, và nguyên liệu của nó là bột α-alumina với nhiều quy cách 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 cao, khả năng chống mài mòn và các đặc tính tuyệt vời khác. Nó không chỉ là nguyên liệu dạng bột cho các loại gốm alumina tiên tiến như chất nền 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 và công nghệ hiện đại, lĩnh vực ứng dụng của α-alumina đang mở rộng nhanh chóng, nhu cầu thị trường cũng tăng lên, và triển vọng của nó rất rộng mở.
Ứng dụng α-alumina trong gốm sứ chức năng
Gốm sứ chức năngGốm sứ tiên tiến là loại vật liệu 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 có nhiều đặc tính điện như cách điện, điện môi, áp điện, nhiệt điện, bán dẫn, dẫn ion và siêu dẫn, do đó chúng có nhiều chức năng và ứng dụng cực kỳ rộng rãi. Hiện nay, các loại gốm sứ được sử dụng rộng rãi trong thực tế bao gồm gốm cách điện cho chất nền và bao bì mạch tích hợp, gốm cách điện bugi ô tô, gốm điện môi tụ điện được sử dụng rộng rãi trong tivi và máy ghi hình, gốm áp điện đa dụng và gốm cảm biến cho các loại cảm biến khác nhau. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng cho ống phát sáng đèn natri cao áp.
1. Gốm cách điện bugi
Gốm cách điện bugi hiện là ứng dụng lớn nhất của gốm sứ trong động cơ. Do alumina có khả năng cách điện tuyệt vời, độ bền cơ học cao, khả năng chịu áp suất và chịu sốc nhiệt tốt, bugi cách điện bằng alumina được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Yêu cầu đối với α-alumina dùng cho bugi là bột siêu mịn α-alumina hàm lượng natri thấp thông thường, trong đó hàm lượng oxit natri ≤0,05% và kích thước hạt trung bình là 325 mesh.
2. Chất nền mạch tích hợp và vật liệu đóng gói
Gốm sứ được sử dụng làm vật liệu nền và vật liệu đóng gói có ưu điểm hơn nhựa ở các khía cạnh sau: điện trở cách điện cao, khả năng chống ăn mòn hóa học cao, độ kín khít cao, khả năng chống thấm ẩm, không phản ứng hóa học và không gây ô nhiễm cho silicon bán dẫn siêu tinh khiết. Các đặc tính của α-alumina cần thiết cho vật liệu nền và vật liệu đóng gói mạch tích hợp 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 (1MHz), tổn hao điện môi 3~10⁻⁴ (1MHz), điện trở suất thể tích >10¹²-10¹⁴Ω·cm (nhiệt độ phòng).
Với hiệu năng cao và khả năng tích hợp cao của các mạch tích hợp, các yêu cầu đối với chất nền và vật liệu đóng gói ngày càng khắt khe hơn:
Khi lượng nhiệt sinh ra từ chip tăng lên, cần có độ dẫn nhiệt cao hơn.
Với tốc độ tính toán cao của linh kiện, cần có hằng số điện môi thấp.
Hệ số giãn nở nhiệt cần phải gần bằng silicon. Điều này đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với α-alumina, tức là nó được phát triển theo hướng có độ tinh khiết và độ mịn cao.
3. Đèn phát quang natri cao áp
Gốm sứ cao cấpVật liệu gốm quang học đa tinh thể trong suốt được làm từ alumina siêu mịn có độ tinh khiết cao, với một lượng nhỏ magie oxit, iridi oxit hoặc chất 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 LED natri áp suất cao với hiệu suất chiếu sáng cao.
Ứng dụng α-alumina trong gốm cấu trúc
So với vật liệu kim loại và vật liệu polymer, vật liệu gốm sinh học là vật liệu y sinh vô cơ, không có tác dụng phụ độc hại, đồng thời có khả năng tương thích sinh học và chống ăn mòn tốt với mô sinh học. Chúng ngày càng được con người đánh giá cao. Nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng của vật liệu gốm sinh học đã phát triển từ việc thay thế và lấp đầy ngắn hạn đến cấy ghép vĩnh viễn và chắc chắn, 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, vật liệu xốpgốm aluminaChúng đã được sử dụng để chế tạo các khớp xương nhân tạo, khớp gối nhân tạo, đầu xương đùi nhân tạo, các loại xương nhân tạo khác, chân răng nhân tạo, ốc vít cố định xương và sửa chữa giác mạc nhờ khả năng chống ăn mòn hóa học, chống mài mòn, độ ổn định nhiệt độ cao tốt và các đặc tính nhiệt điện. Phương pháp kiểm soát kích thước lỗ xốp trong quá trình chế tạo gốm alumina xốp là trộn các hạt alumina có kích thước khác nhau, tẩm tạo bọt và sấy phun các hạt. Các tấm nhôm cũng có thể được anot hóa để tạo ra các lỗ xốp dạng kênh siêu nhỏ có hướng.