α-aliuminio oksido panaudojimas naujosealiuminio oksido keramika
Nors yra daug naujų keraminių medžiagų rūšių, jas galima suskirstyti į tris kategorijas pagal jų funkcijas ir panaudojimą: funkcinė keramika (dar vadinama elektronine keramika), struktūrinė keramika (dar vadinama inžinerine keramika) ir biokeramika. Pagal skirtingus naudojamų žaliavų komponentus jas galima suskirstyti į oksido keramiką, nitrido keramiką, borido keramiką, karbido keramiką ir metalo keramiką. Iš jų labai svarbi yra aliuminio oksido keramika, kurios žaliava yra įvairių specifikacijų α-aliuminio oksido milteliai.
Dėl didelio stiprumo, kietumo, atsparumo aukštai temperatūrai, atsparumo dilimui ir kitų puikių savybių α-aliuminio oksidas plačiai naudojamas įvairių naujų keraminių medžiagų gamyboje. Tai ne tik miltelių pavidalo žaliava pažangiai aliuminio oksido keramikai, tokiai kaip integrinių grandynų substratai, dirbtiniai brangakmeniai, pjovimo įrankiai, dirbtiniai kaulai ir kt., bet ir gali būti naudojamas kaip fosforo nešiklis, pažangios ugniai atsparios medžiagos, specialios šlifavimo medžiagos ir kt. Tobulėjant šiuolaikiniam mokslui ir technologijoms, α-aliuminio oksido taikymo sritis sparčiai plečiasi, didėja ir rinkos paklausa, o jo perspektyvos yra labai plačios.
α-aliuminio oksido panaudojimas funkcinėje keramikoje
Funkcinė keramikareiškia pažangią keramiką, kuri naudoja savo elektrines, magnetines, akustines, optines, šilumines ir kitas savybes arba jų sujungimo efektus tam tikrai funkcijai atlikti. Ji pasižymi daugybe elektrinių savybių, tokių kaip izoliacinės, dielektrinės, pjezoelektrinės, termoelektrinės, puslaidininkinės, jonų laidumo ir superlaidumo, todėl atlieka daug funkcijų ir yra itin plačiai pritaikoma. Šiuo metu pagrindinės, kurios plačiai naudojamos praktiškai, yra izoliacinė keramika integrinių grandynų pagrindams ir pakuotėms, automobilių uždegimo žvakių izoliacinė keramika, kondensatorių dielektrinė keramika, plačiai naudojama televizoriuose ir vaizdo įrašymo įrenginiuose, pjezoelektrinė keramika su įvairiapusiu panaudojimu ir jautri keramika įvairiems jutikliams. Be to, ji taip pat naudojama aukšto slėgio natrio lempų šviesos vamzdeliams.
1. Uždegimo žvakių izoliacinė keramika
Uždegimo žvakių izoliacinė keramika šiuo metu yra vienintelė plačiausiai naudojama varikliams keramikoje. Kadangi aliuminio oksidas pasižymi puikia elektros izoliacija, dideliu mechaniniu stiprumu, dideliu atsparumu slėgiui ir šiluminiam smūgiui, aliuminio oksido izoliacinės žvakės yra plačiai naudojamos pasaulyje. Uždegimo žvakėms α-aliuminio oksidui reikalingi įprasti mažai natrio turintys α-aliuminio oksido mikromilteliai, kuriuose natrio oksido kiekis yra ≤0,05 %, o vidutinis dalelių dydis – 325 mesh.
2. Integrinių grandynų pagrindai ir pakavimo medžiagos
Keramika, naudojama kaip substrato medžiaga ir pakavimo medžiaga, pranašesnė už plastiką šiais aspektais: didelis izoliacijos atsparumas, didelis atsparumas cheminei korozijai, geras sandarumas, apsauga nuo drėgmės prasiskverbimo, nereaktyvumas ir neterštumas su itin grynu puslaidininkiniu siliciu. Integrinių grandynų substratams ir pakavimo medžiagoms reikalingos α-aliuminio oksido savybės: šiluminio plėtimosi koeficientas 7,0 × 10⁻⁶/℃, šilumos laidumas 20–30 W/K·m (kambario temperatūroje), dielektrinė konstanta 9–12 (IMHz), dielektriniai nuostoliai 3–10⁻⁴ (IMHz), tūrinė varža > 10⁻⁶–10⁻⁴ Ω·cm (kambario temperatūroje).
Dėl didelio integrinių grandynų našumo ir integracijos keliami griežtesni reikalavimai substratams ir pakavimo medžiagoms:
Didėjant lusto šilumos gamybai, reikalingas didesnis šilumos laidumas.
Dėl didelio skaičiavimo elemento greičio reikalinga maža dielektrinė konstanta.
Šiluminio plėtimosi koeficientas turi būti artimas silicio. Tai kelia aukštesnius reikalavimus α-aliuminio oksidui, t. y. jis vystosi didelio grynumo ir smulkumo kryptimi.
3. Aukšto slėgio natrio šviesos lempa
Prabangi keramikaPagaminta iš labai gryno itin smulkaus aliuminio oksido kaip žaliavos, pasižyminti atsparumu aukštai temperatūrai, atsparumu korozijai, gera izoliacija, dideliu stiprumu ir kt., todėl yra puiki optinė keraminė medžiaga. Skaidri polikristalinė medžiaga, pagaminta iš labai gryno aliuminio oksido su nedideliu kiekiu magnio oksido, iridžio oksido arba iridžio oksido priedų, pagaminta atmosferos sukepinimo ir karšto presavimo sukepinimo būdu, gali atlaikyti aukštos temperatūros natrio garų koroziją ir gali būti naudojama kaip aukšto slėgio natrio šviesos lempos, pasižyminčios dideliu apšvietimo efektyvumu.
α-aliuminio oksido panaudojimas struktūrinėje keramikoje
Kaip neorganinės biomedicininės medžiagos, biokeraminės medžiagos neturi toksinio šalutinio poveikio, palyginti su metalinėmis ir polimerinėmis medžiagomis, be to, jos pasižymi geru biologiniu suderinamumu ir atsparumu korozijai su biologiniais audiniais. Jas žmonės vis labiau vertina. Biokeraminių medžiagų tyrimai ir klinikinis pritaikymas vystėsi nuo trumpalaikio pakeitimo ir plombavimo iki nuolatinio ir tvirto implantavimo, nuo biologiškai inertinių medžiagų iki biologiškai aktyvių medžiagų ir daugiafazių kompozicinių medžiagų.
Pastaraisiais metais porėtosaliuminio oksido keramikaDėl savo cheminio atsparumo korozijai, dilimui, gero stabilumo aukštoje temperatūroje ir termoelektrinių savybių buvo naudojami dirbtiniams skeleto sąnariams, dirbtiniams kelio sąnariams, dirbtiniams šlaunikaulio galvoms, kitiems dirbtiniams kaulams, dirbtinėms dantų šaknims, kaulų fiksavimo varžtams ir ragenos taisymui gaminti. Porėtos aliuminio oksido keramikos gamybos metu porų dydžio kontrolės metodas yra skirtingo dydžio aliuminio oksido dalelių sumaišymas, impregnavimas putomis ir dalelių purškiamasis džiovinimas. Aliuminio plokštės taip pat gali būti anoduojamos, kad būtų gautos kryptingos nanoskalės mikroporinės kanalo tipo poros.