Aplikasi α-alumina dalamkeramik alumina
Meskipun terdapat banyak jenis 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 rekayasa), dan biokeramik. Berdasarkan komponen bahan baku yang digunakan, keramik dapat dibagi menjadi keramik oksida, keramik nitrida, keramik borida, keramik karbida, dan keramik logam. Di antara ketiganya, 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 kekuatannya yang tinggi, kekerasannya yang tinggi, ketahanan suhu tinggi, ketahanan aus, dan sifat-sifat unggulan lainnya. α-alumina tidak hanya digunakan sebagai bahan baku bubuk untuk keramik alumina canggih seperti substrat sirkuit terpadu, permata buatan, alat pemotong, tulang buatan, dll., tetapi juga dapat digunakan sebagai pembawa fosfor, material refraktori canggih, material penggilingan khusus, dll. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, bidang aplikasi α-alumina berkembang pesat, permintaan pasarnya pun meningkat, dan prospeknya sangat luas.
Aplikasi α-alumina dalam keramik fungsional
Keramik fungsionalKeramik canggih yang memanfaatkan sifat listrik, magnetik, akustik, optik, termal, dan sifat lainnya, atau efek koplingnya, untuk mencapai fungsi tertentu. Keramik ini memiliki beragam sifat listrik seperti insulasi, dielektrik, piezoelektrik, termoelektrik, semikonduktor, konduktivitas ion, dan superkonduktivitas, sehingga memiliki banyak fungsi dan aplikasi yang sangat luas. Saat ini, keramik isolasi utama yang telah digunakan secara luas dalam skala besar adalah keramik isolasi untuk substrat dan kemasan sirkuit terpadu, keramik isolasi busi otomotif, keramik dielektrik kapasitor yang banyak digunakan pada televisi dan perekam video, keramik piezoelektrik dengan beragam 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 insulasi listrik yang sangat baik, kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan terhadap tekanan tinggi, dan ketahanan terhadap guncangan termal, busi isolasi alumina banyak digunakan di dunia. Persyaratan untuk α-alumina untuk busi adalah serbuk mikro α-alumina rendah natrium biasa, dengan kandungan natrium oksida ≤0,05% dan ukuran partikel rata-rata 325 mesh.
2. Substrat sirkuit terpadu dan bahan pengemas
Keramik yang digunakan sebagai bahan substrat dan bahan kemasan lebih unggul daripada plastik dalam hal-hal berikut: ketahanan isolasi yang tinggi, ketahanan korosi kimia yang tinggi, penyegelan yang baik, pencegahan penetrasi kelembapan, tidak reaktivitas, dan tidak mencemari silikon semikonduktor ultra-murni. Sifat-sifat α-alumina yang dibutuhkan untuk substrat sirkuit terpadu dan bahan kemasan adalah: koefisien muai termal 7,0×10-6/℃, konduktivitas termal 20-30 W/K·m (suhu ruang), konstanta dielektrik 9-12 (IMHz), rugi dielektrik 3~10-4 (IMHz), resistivitas volume >1012-1014Ω·cm (suhu ruang).
Dengan kinerja tinggi dan integrasi tinggi dari sirkuit terpadu, persyaratan yang lebih ketat diajukan untuk substrat dan bahan kemasan:
Seiring meningkatnya produksi panas pada chip, diperlukan konduktivitas termal yang lebih tinggi.
Dengan kecepatan tinggi elemen komputasi, konstanta dielektrik yang rendah diperlukan.
Koefisien ekspansi termal harus mendekati silikon. Hal ini menuntut persyaratan yang lebih tinggi pada α-alumina, yaitu, ia berkembang ke arah kemurnian dan kehalusan yang tinggi.
3. Lampu pemancar cahaya natrium bertekanan tinggi
Keramik halusTerbuat dari alumina ultrafine dengan kemurnian tinggi sebagai bahan baku, memiliki karakteristik tahan suhu tinggi, tahan korosi, insulasi yang baik, kekuatan tinggi, dll., serta merupakan material keramik optik yang unggul. Polikristalin transparan yang terbuat dari alumina dengan kemurnian tinggi dengan sedikit magnesium oksida, iridium oksida, atau aditif iridium oksida, diproduksi melalui sintering atmosfer dan sintering pengepresan panas, dapat menahan korosi uap natrium suhu tinggi dan dapat digunakan sebagai lampu pemancar cahaya natrium tekanan tinggi dengan efisiensi pencahayaan yang tinggi.
Aplikasi α-alumina dalam keramik struktural
Sebagai material biomedis anorganik, material biokeramik tidak memiliki efek samping toksik dibandingkan material logam dan polimer, serta memiliki biokompatibilitas dan ketahanan korosi yang baik dengan jaringan biologis. Material biokeramik semakin diminati masyarakat. Penelitian dan aplikasi klinis material biokeramik telah berkembang dari penggantian dan pengisian jangka pendek menjadi implantasi permanen dan kuat, serta dari material inert biologis menjadi material aktif biologis dan material komposit multifase.
Dalam beberapa tahun terakhir,keramik 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 kimia, ketahanan aus, stabilitas suhu tinggi yang baik, dan sifat termoelektriknya. Metode untuk mengendalikan ukuran pori selama pembuatan keramik alumina berpori adalah dengan mencampur partikel alumina dengan ukuran partikel yang berbeda, menghamili busa, dan mengeringkan partikel dengan semprotan. Pelat aluminium juga dapat dianodisasi untuk menghasilkan pori-pori tipe saluran mikropori berskala nano yang terarah.