α-alumīnija oksīda pielietojums jaunos produktosalumīnija oksīda keramika
Lai gan ir daudz jaunu keramikas materiālu šķirņu, tos var aptuveni iedalīt trīs kategorijās atbilstoši to funkcijām un pielietojumam: funkcionālā keramika (pazīstama arī kā elektroniskā keramika), strukturālā keramika (pazīstama arī kā inženierkeramika) un biokeramika. Atkarībā no izmantotajām izejvielām tās var iedalīt oksīda keramikā, nitrīda keramikā, borīda keramikā, karbīda keramikā un metālkeramikā. Starp tām ļoti svarīga ir alumīnija oksīda keramika, kuras izejviela ir dažādu specifikāciju α-alumīnija oksīda pulveris.
Pateicoties tā augstajai izturībai, cietībai, izturībai pret augstu temperatūru, nodilumizturībai un citām izcilām īpašībām, α-alumīnija oksīds tiek plaši izmantots dažādu jaunu keramikas materiālu ražošanā. Tas ir ne tikai pulverveida izejviela progresīvai alumīnija oksīda keramikai, piemēram, integrēto shēmu substrātiem, mākslīgiem dārgakmeņiem, griezējinstrumentiem, mākslīgiem kauliem utt., bet to var izmantot arī kā fosfora nesēju, progresīvus ugunsizturīgus materiālus, īpašus slīpēšanas materiālus utt. Attīstoties mūsdienu zinātnei un tehnoloģijām, α-alumīnija oksīda pielietojuma joma strauji paplašinās, pieaug arī tirgus pieprasījums, un tā perspektīvas ir ļoti plašas.
α-alumīnija oksīda pielietojums funkcionālajā keramikā
Funkcionālā keramikaattiecas uz progresīvu keramiku, kas izmanto savas elektriskās, magnētiskās, akustiskās, optiskās, termiskās un citas īpašības vai to savienojuma efektus, lai sasniegtu noteiktu funkciju. Tai piemīt vairākas elektriskās īpašības, piemēram, izolācija, dielektriskā, pjezoelektriskā, termoelektriskā, pusvadītāju, jonu vadītspēja un supravadītspēja, tāpēc tai ir daudz funkciju un ārkārtīgi plašs pielietojums. Pašlaik galvenās, kas ir plaši izmantotas praksē, ir izolācijas keramika integrēto shēmu substrātiem un iepakojumam, automobiļu aizdedzes sveču izolācijas keramika, kondensatoru dielektriskā keramika, ko plaši izmanto televizoros un videomagnetofonos, pjezoelektriskā keramika ar daudzpusīgu pielietojumu un jutīga keramika dažādiem sensoriem. Turklāt to izmanto arī augstspiediena nātrija lampu gaismas emitējošajām caurulēm.
1. Aizdedzes sveču izolācijas keramika
Aizdedzes sveču izolācijas keramika pašlaik ir vienīgais plašākais keramikas pielietojums dzinējos. Tā kā alumīnija oksīdam ir lieliska elektriskā izolācija, augsta mehāniskā izturība, augsta spiediena izturība un termiskā trieciena izturība, alumīnija oksīda izolācijas aizdedzes sveces tiek plaši izmantotas pasaulē. Aizdedzes sveču α-alumīnija oksīda prasības ir parastie zema nātrija α-alumīnija oksīda mikropulveri, kuros nātrija oksīda saturs ir ≤0,05% un vidējais daļiņu izmērs ir 325 mesh.
2. Integrēto shēmu substrāti un iepakojuma materiāli
Keramika, ko izmanto kā substrātu materiālus un iepakojuma materiālus, ir pārāka par plastmasu šādos aspektos: augsta izolācijas izturība, augsta ķīmiskā izturība pret koroziju, augsta blīvējuma kvalitāte, mitruma iekļūšanas novēršana, nereaģētspēja un nepiesārņo īpaši tīru pusvadītāju silīciju. Integrēto shēmu substrātiem un iepakojuma materiāliem nepieciešamās α-alumīnija oksīda īpašības ir: termiskās izplešanās koeficients 7,0 × 10⁻⁶/℃, siltumvadītspēja 20–30 W/K·m (istabas temperatūrā), dielektriskā konstante 9–12 (IMHz), dielektriskie zudumi 3~10⁻⁴ (IMHz), tilpuma pretestība > 10⁻⁶–10⁻¹ Ω·cm (istabas temperatūrā).
Ņemot vērā integrēto shēmu augsto veiktspēju un integrāciju, substrātiem un iepakojuma materiāliem tiek izvirzītas stingrākas prasības:
Palielinoties mikroshēmas siltuma ražošanai, ir nepieciešama augstāka siltumvadītspēja.
Ņemot vērā skaitļošanas elementa lielo ātrumu, ir nepieciešama zema dielektriskā konstante.
Termiskās izplešanās koeficientam jābūt tuvam silīcijam. Tas izvirza augstākas prasības α-alumīnija oksīdam, tas ir, tas attīstās augstas tīrības un smalkuma virzienā.
3. Augstspiediena nātrija gaismu emitējoša lampa
Smalka keramikaIzgatavots no augstas tīrības pakāpes īpaši smalka alumīnija oksīda kā izejmateriāla, kam piemīt augstas temperatūras izturība, izturība pret koroziju, laba izolācija, augsta izturība utt., un tas ir lielisks optiskais keramikas materiāls. Caurspīdīgs polikristālisks, kas izgatavots no augstas tīrības pakāpes alumīnija oksīda ar nelielu daudzumu magnija oksīda, irīdija oksīda vai irīdija oksīda piedevu un izgatavots ar atmosfēras saķepināšanu un karstās presēšanas saķepināšanu, var izturēt augstas temperatūras nātrija tvaiku koroziju un to var izmantot kā augstspiediena nātrija gaismas spuldzes ar augstu apgaismojuma efektivitāti.
α-alumīnija oksīda pielietojums strukturālajā keramikā
Kā neorganiski biomedicīniskie materiāli, biokeramikas materiāliem nav toksisku blakusparādību salīdzinājumā ar metāla materiāliem un polimēru materiāliem, un tiem ir laba bioloģiskā saderība un izturība pret koroziju ar bioloģiskajiem audiem. Cilvēki tos arvien vairāk novērtē. Biokeramikas materiālu pētniecība un klīniskais pielietojums ir attīstījies no īslaicīgas aizvietošanas un plombēšanas līdz pastāvīgai un stingrai implantācijai, un no bioloģiski inertiem materiāliem līdz bioloģiski aktīviem materiāliem un daudzfāžu kompozītmateriāliem.
Pēdējos gados porainsalumīnija oksīda keramikair izmantoti mākslīgo skeleta locītavu, mākslīgo ceļa locītavu, mākslīgo augšstilba kaula galviņu, citu mākslīgo kaulu, mākslīgo zobu sakņu, kaulu fiksācijas skrūvju un radzenes labojumu izgatavošanai, pateicoties to ķīmiskajai izturībai pret koroziju, nodilumizturībai, labai stabilitātei augstā temperatūrā un termoelektriskajām īpašībām. Poru lieluma kontroles metode porainas alumīnija oksīda keramikas sagatavošanas laikā ir dažādu izmēru alumīnija oksīda daļiņu sajaukšana, piesūcināšana ar putām un daļiņu izsmidzināšanas žāvēšana. Alumīnija plāksnes var arī anodēt, lai iegūtu virziena nanomēroga mikroporainas kanāla tipa poras.