α-alumínium-oxid alkalmazása újalumínium-oxid kerámiák
Bár az új kerámiaanyagoknak számos fajtája létezik, funkcióik és felhasználásuk szerint nagyjából három kategóriába sorolhatók: funkcionális kerámiák (más néven elektronikai kerámiák), szerkezeti kerámiák (más néven műszaki kerámiák) és biokerámiák. A felhasznált különböző nyersanyag-összetevők szerint oxid kerámiákra, nitrid kerámiákra, borid kerámiákra, karbid kerámiákra és fémkerámiákra oszthatók. Ezek közül az alumínium-oxid kerámiák nagyon fontosak, és nyersanyaguk különféle specifikációjú α-alumínium-oxid por.
Az α-alumínium-oxidot széles körben használják különféle új kerámiaanyagok gyártásában nagy szilárdsága, nagy keménysége, magas hőmérsékleti ellenállása, kopásállósága és egyéb kiváló tulajdonságai miatt. Nemcsak por állagú alapanyaga a fejlett alumínium-oxid kerámiáknak, mint például az integrált áramköri szubsztrátok, mesterséges drágakövek, vágószerszámok, mesterséges csontok stb., hanem foszforhordozóként, fejlett tűzálló anyagokként, speciális csiszolóanyagokként stb. is használható. A modern tudomány és technológia fejlődésével az α-alumínium-oxid alkalmazási területe gyorsan bővül, a piaci kereslet is növekszik, és a kilátásai nagyon szélesek.
α-alumínium-oxid alkalmazása funkcionális kerámiákban
Funkcionális kerámiákolyan fejlett kerámiákra utal, amelyek elektromos, mágneses, akusztikus, optikai, termikus és egyéb tulajdonságaikat vagy csatolási hatásaikat használják fel egy adott funkció eléréséhez. Több elektromos tulajdonsággal rendelkeznek, mint például szigetelő, dielektromos, piezoelektromos, termoelektromos, félvezető, ionvezető és szupravezető tulajdonságok, így számos funkcióval és rendkívül széleskörű alkalmazási lehetőséggel rendelkeznek. Jelenleg a gyakorlatban nagy léptékben alkalmazott főbbek az integrált áramköri szubsztrátok és csomagolások szigetelő kerámiái, az autóipari gyújtógyertyák szigetelő kerámiái, a televíziókban és videofelvevőkben széles körben használt kondenzátor dielektromos kerámiák, a többféle felhasználási módot kínáló piezoelektromos kerámiák és a különféle érzékelőkhöz használt érzékeny kerámiák. Ezenkívül nagynyomású nátriumlámpák fénykibocsátó csövekhez is használják őket.
1. Gyertyaszigetelő kerámia
A gyújtógyertya-szigetelő kerámiák jelenleg a kerámiák egyetlen legszélesebb körben alkalmazott alkalmazásai a motorokban. Mivel az alumínium-oxid kiváló elektromos szigeteléssel, nagy mechanikai szilárdsággal, nagy nyomásállósággal és hősokk-állósággal rendelkezik, az alumínium-oxid szigetelő gyújtógyertyákat széles körben használják a világon. A gyújtógyertyákhoz használt α-alumínium-oxiddal szemben támasztott követelmények a közönséges, alacsony nátriumtartalmú α-alumínium-oxid mikroporok, amelyekben a nátrium-oxid-tartalom ≤0,05%, az átlagos részecskeméret pedig 325 mesh.
2. Integrált áramköri aljzatok és csomagolóanyagok
Az aljzatként és csomagolóanyagként használt kerámiák a következő szempontokban felülmúlják a műanyagokat: magas szigetelési ellenállás, magas kémiai korrózióállóság, kiváló tömítőképesség, nedvesség behatolásának megakadályozása, reakcióképtelenség és az ultratiszta félvezető szilíciummal szembeni szennyezés hiánya. Az integrált áramköri aljzatokhoz és csomagolóanyagokhoz szükséges α-alumínium-oxid tulajdonságai: hőtágulási együttható 7,0×10⁻⁶/℃, hővezető képesség 20-30 W/K·m (szobahőmérséklet), dielektromos állandó 9-12 (IMHz), dielektromos veszteség 3~10⁻⁴ (IMHz), térfogati ellenállás >10⁻⁶-10⁻⁴Ω·cm (szobahőmérséklet).
Az integrált áramkörök nagy teljesítményével és magas szintű integrációjával szigorúbb követelményeket támasztanak az aljzatokkal és a csomagolóanyagokkal szemben:
Ahogy a chip hőtermelése növekszik, nagyobb hővezető képességre van szükség.
A számítási elem nagy sebessége miatt alacsony dielektromos állandóra van szükség.
A hőtágulási együtthatónak közel kell lennie a szilíciumhoz. Ez magasabb követelményeket támaszt az α-alumínium-oxiddal szemben, azaz a nagy tisztaság és finomság irányába fejlődik.
3. Nagynyomású nátriumlámpák
Finom kerámiaNagy tisztaságú, ultrafinom alumínium-oxidból készült alapanyagok, amelyek magas hőmérséklet-állósággal, korrózióállósággal, jó szigetelőképességgel és nagy szilárdsággal rendelkeznek, és kiváló optikai kerámiaanyagot jelentenek. A nagy tisztaságú alumínium-oxidból kis mennyiségű magnézium-oxiddal, irídium-oxiddal vagy irídium-oxid adalékanyaggal készült, atmoszférikus szintereléssel és melegsajtolással szintereléssel előállított átlátszó polikristályos anyag ellenáll a magas hőmérsékletű nátriumgőz korróziójának, és nagy fényhatásfokkal rendelkező nagynyomású nátrium fénykibocsátó lámpákként használhatók.
α-alumínium-oxid alkalmazása szerkezeti kerámiákban
Szervetlen biomedicinális anyagként a biokerámia anyagoknak nincsenek toxikus mellékhatásaik a fémes és polimer anyagokhoz képest, és jó biokompatibilitással és korrózióállósággal rendelkeznek a biológiai szövetekkel. Az emberek egyre inkább értékelik őket. A biokerámia anyagok kutatása és klinikai alkalmazása a rövid távú pótlástól és töméstől a végleges és szilárd beültetésig, valamint a biológiailag inert anyagoktól a biológiailag aktív anyagokig és a többfázisú kompozit anyagokig fejlődött.
Az utóbbi években porózusalumínium-oxid kerámiákKémiai korrózióállóságuk, kopásállóságuk, jó magas hőmérsékleti stabilitásuk és termoelektromos tulajdonságaik miatt mesterséges vázízületek, mesterséges térdízületek, mesterséges combfejek, egyéb mesterséges csontok, mesterséges foggyökerek, csontrögzítő csavarok és szaruhártya-javítások készítésére használták. A porózus alumínium-oxid kerámiák előállítása során a pórusméret szabályozásának módszere különböző részecskeméretű alumínium-oxid részecskék összekeverése, habosított impregnálás és porlasztásos szárítás. Az alumíniumlemezek eloxálhatók is, hogy irányított nanoméretű mikroporózus csatorna típusú pórusokat hozzanak létre.