Penerapan α-alumina dalam teknologi baru.keramik alumina
Meskipun terdapat banyak variasi material keramik baru, secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan fungsi dan penggunaannya: keramik fungsional (juga dikenal sebagai keramik elektronik), keramik struktural (juga dikenal sebagai keramik teknik), dan biokeramik. Menurut komponen bahan baku yang berbeda yang digunakan, dapat dibagi menjadi keramik oksida, keramik nitrida, keramik borida, keramik karbida, dan keramik logam. Di antara semuanya, keramik alumina sangat penting, dan bahan bakunya adalah bubuk α-alumina dengan berbagai spesifikasi.
α-alumina banyak digunakan dalam produksi berbagai material keramik baru karena kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan suhu tinggi, ketahanan aus, dan sifat-sifat unggul lainnya. Tidak hanya sebagai bahan baku bubuk untuk keramik alumina canggih seperti substrat sirkuit terpadu, permata buatan, alat potong, tulang buatan, dll., tetapi juga dapat digunakan sebagai pembawa fosfor, material tahan api canggih, material penggilingan khusus, dll. Dengan perkembangan ilmu dan teknologi modern, bidang aplikasi α-alumina berkembang pesat, dan permintaan pasar juga meningkat, serta prospeknya sangat luas.
Penerapan α-alumina dalam keramik fungsional
Keramik fungsionalIstilah keramik canggih mengacu pada material yang menggunakan sifat listrik, magnetik, akustik, optik, termal, dan sifat lainnya, atau efek koplingnya untuk mencapai fungsi tertentu. Keramik ini memiliki berbagai sifat listrik seperti isolasi, dielektrik, piezoelektrik, termoelektrik, semikonduktor, konduktivitas ion, dan superkonduktivitas, sehingga memiliki banyak fungsi dan aplikasi yang sangat luas. Saat ini, yang utama dan telah banyak digunakan secara praktis adalah keramik isolasi untuk substrat dan kemasan sirkuit terpadu, keramik isolasi busi otomotif, keramik dielektrik kapasitor yang banyak digunakan dalam televisi dan perekam video, keramik piezoelektrik dengan berbagai kegunaan, dan keramik sensitif untuk berbagai sensor. Selain itu, keramik ini juga digunakan untuk tabung pemancar cahaya lampu natrium bertekanan tinggi.
1. Keramik isolasi busi
Keramik isolasi busi saat ini merupakan satu-satunya aplikasi keramik terbesar dalam mesin. Karena alumina memiliki isolasi listrik yang sangat baik, kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan tekanan tinggi, dan ketahanan terhadap guncangan termal, busi isolasi alumina banyak digunakan di dunia. Persyaratan untuk α-alumina untuk busi adalah bubuk mikro α-alumina rendah natrium biasa, di mana kandungan natrium oksida ≤0,05% dan ukuran partikel rata-rata 325 mesh.
2. Substrat sirkuit terpadu dan bahan kemasan
Keramik yang digunakan sebagai bahan substrat dan bahan kemasan lebih unggul daripada plastik dalam aspek-aspek berikut: resistansi isolasi tinggi, ketahanan korosi kimia tinggi, penyegelan tinggi, pencegahan penetrasi kelembaban, tidak reaktif, dan tidak mencemari silikon semikonduktor ultra-murni. Sifat-sifat α-alumina yang dibutuhkan untuk substrat sirkuit terpadu dan bahan kemasan adalah: koefisien ekspansi termal 7,0×10⁻⁶/℃, konduktivitas termal 20-30W/K·m (suhu ruangan), konstanta dielektrik 9-12 (1MHz), rugi dielektrik 3~10⁻⁴ (1MHz), resistivitas volume >10¹²-10¹⁴Ω·cm (suhu ruangan).
Dengan kinerja dan integrasi yang tinggi dari sirkuit terpadu, persyaratan yang lebih ketat diajukan untuk substrat dan bahan kemasan:
Seiring meningkatnya panas yang dihasilkan oleh chip, dibutuhkan konduktivitas termal yang lebih tinggi.
Dengan kecepatan elemen komputasi yang tinggi, diperlukan konstanta dielektrik yang rendah.
Koefisien ekspansi termal harus mendekati silikon. Hal ini menuntut persyaratan yang lebih tinggi pada α-alumina, yaitu, pengembangannya harus mengarah pada kemurnian dan kehalusan yang tinggi.
3. Lampu pemancar cahaya natrium tekanan tinggi
Keramik halusTerbuat dari alumina ultrahalus dengan kemurnian tinggi sebagai bahan baku, keramik optik ini memiliki karakteristik tahan suhu tinggi, tahan korosi, isolasi yang baik, kekuatan tinggi, dan lain-lain, serta merupakan material keramik optik yang sangat baik. Polikristalin transparan yang terbuat dari alumina dengan kemurnian tinggi dengan sedikit tambahan magnesium oksida, iridium oksida, atau oksida iridium, dan dibuat melalui proses sintering atmosfer dan sintering tekan panas, dapat menahan korosi uap natrium suhu tinggi dan dapat digunakan sebagai lampu pemancar cahaya natrium bertekanan tinggi dengan efisiensi pencahayaan yang tinggi.
Penerapan α-alumina dalam keramik struktural
Sebagai material biomedis anorganik, material biokeramik tidak memiliki efek samping beracun dibandingkan dengan material logam dan polimer, serta memiliki biokompatibilitas dan ketahanan korosi yang baik dengan jaringan biologis. Material ini semakin dihargai oleh masyarakat. Penelitian dan aplikasi klinis material biokeramik telah berkembang dari penggantian dan pengisian jangka pendek menjadi implantasi permanen dan kokoh, serta dari material inert biologis menjadi material aktif biologis dan material komposit multifase.
Dalam beberapa tahun terakhir, berporikeramik aluminaTelah digunakan untuk membuat sendi rangka buatan, sendi lutut buatan, kepala femur buatan, tulang buatan lainnya, akar gigi buatan, sekrup fiksasi tulang, dan perbaikan kornea karena ketahanan korosi kimianya, ketahanan aus, stabilitas suhu tinggi yang baik, dan sifat termoelektriknya. Metode untuk mengontrol ukuran pori selama pembuatan keramik alumina berpori adalah dengan mencampur partikel alumina dengan ukuran partikel yang berbeda, melakukan impregnasi busa, dan mengeringkan partikel dengan semprotan. Pelat aluminium juga dapat dianodisasi untuk menghasilkan pori-pori tipe saluran mikro skala nano yang terarah.