Penggunaan α-alumina dalam bahan baharuseramik alumina
Walaupun terdapat banyak jenis bahan seramik baharu, ia boleh dibahagikan kepada tiga kategori mengikut fungsi dan kegunaannya: seramik berfungsi (juga dikenali sebagai seramik elektronik), seramik struktur (juga dikenali sebagai seramik kejuruteraan) dan bioseramik. Mengikut komponen bahan mentah yang digunakan, ia boleh dibahagikan kepada seramik oksida, seramik nitrida, seramik borida, seramik karbida dan seramik logam. Antaranya, seramik alumina sangat penting, dan bahan mentahnya ialah serbuk α-alumina dengan pelbagai spesifikasi.
α-alumina digunakan secara meluas dalam penghasilan pelbagai bahan seramik baharu kerana kekuatannya yang tinggi, kekerasan yang tinggi, rintangan suhu tinggi, rintangan haus dan sifat-sifat cemerlang yang lain. Ia bukan sahaja merupakan bahan mentah serbuk untuk seramik alumina termaju seperti substrat litar bersepadu, permata tiruan, alat pemotong, tulang tiruan, dan sebagainya, tetapi juga boleh digunakan sebagai pembawa fosfor, bahan refraktori termaju, bahan pengisaran khas, dan sebagainya. Dengan perkembangan sains dan teknologi moden, bidang aplikasi α-alumina berkembang pesat, dan permintaan pasaran juga meningkat, dan prospeknya sangat luas.
Penggunaan α-alumina dalam seramik berfungsi
Seramik berfungsimerujuk kepada seramik canggih yang menggunakan sifat elektrik, magnet, akustik, optik, terma dan lain-lain atau kesan gandingannya untuk mencapai fungsi tertentu. Ia mempunyai pelbagai sifat elektrik seperti penebat, dielektrik, piezoelektrik, termoelektrik, semikonduktor, kekonduksian ion dan superkonduktiviti, jadi ia mempunyai banyak fungsi dan aplikasi yang sangat luas. Pada masa ini, seramik utama yang telah digunakan secara praktikal pada skala besar ialah seramik penebat untuk substrat litar bersepadu dan pembungkusan, seramik penebat palam pencucuh automotif, seramik dielektrik kapasitor yang digunakan secara meluas dalam televisyen dan perakam video, seramik piezoelektrik dengan pelbagai kegunaan dan seramik sensitif untuk pelbagai sensor. Di samping itu, ia juga digunakan untuk tiub pemancar cahaya lampu natrium tekanan tinggi.
1. Seramik penebat palam pencucuh
Seramik penebat palam pencucuh kini merupakan satu-satunya aplikasi seramik terbesar dalam enjin. Oleh kerana alumina mempunyai penebat elektrik yang sangat baik, kekuatan mekanikal yang tinggi, rintangan tekanan tinggi dan rintangan kejutan haba, palam pencucuh penebat alumina digunakan secara meluas di dunia. Keperluan untuk α-alumina untuk palam pencucuh adalah serbuk mikro α-alumina natrium rendah biasa, di mana kandungan natrium oksida adalah ≤0.05% dan saiz zarah purata ialah 325 mesh.
2. Substrat litar bersepadu dan bahan pembungkusan
Seramik yang digunakan sebagai bahan substrat dan bahan pembungkusan adalah lebih baik daripada plastik dalam aspek berikut: rintangan penebat yang tinggi, rintangan kakisan kimia yang tinggi, pengedap yang tinggi, pencegahan penembusan kelembapan, tiada kereaktifan, dan tiada pencemaran kepada silikon semikonduktor ultra-tulen. Sifat-sifat α-alumina yang diperlukan untuk substrat litar bersepadu dan bahan pembungkusan adalah: pekali pengembangan haba 7.0×10-6/℃, kekonduksian haba 20-30W/K·m (suhu bilik), pemalar dielektrik 9-12 (IMHz), kehilangan dielektrik 3~10-4 (IMHz), kerintangan isipadu>1012-1014Ω·cm (suhu bilik).
Dengan prestasi tinggi dan integrasi litar bersepadu yang tinggi, keperluan yang lebih ketat dikemukakan untuk substrat dan bahan pembungkusan:
Apabila penjanaan haba cip meningkat, kekonduksian terma yang lebih tinggi diperlukan.
Dengan kelajuan tinggi elemen pengkomputeran, pemalar dielektrik yang rendah diperlukan.
Pekali pengembangan haba dikehendaki hampir dengan silikon. Ini meletakkan keperluan yang lebih tinggi pada α-alumina, iaitu ia berkembang ke arah ketulenan dan kehalusan yang tinggi.
3. Lampu pemancar cahaya natrium tekanan tinggi
Seramik halusDiperbuat daripada alumina ultrahalus ketulenan tinggi sebagai bahan mentah mempunyai ciri-ciri rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, penebat yang baik, kekuatan tinggi, dan sebagainya, dan merupakan bahan seramik optik yang sangat baik. Polikristalin lutsinar yang diperbuat daripada alumina ketulenan tinggi dengan sedikit magnesium oksida, iridium oksida atau bahan tambahan iridium oksida, dan dibuat melalui pensinteran atmosfera dan pensinteran tekan panas, boleh menahan kakisan wap natrium suhu tinggi dan boleh digunakan sebagai lampu pemancar cahaya natrium tekanan tinggi dengan kecekapan pencahayaan yang tinggi.
Penggunaan α-alumina dalam seramik struktur
Sebagai bahan bioperubatan bukan organik, bahan bioseramik tidak mempunyai kesan sampingan toksik berbanding bahan logam dan bahan polimer, dan mempunyai biokompatibiliti dan rintangan kakisan yang baik dengan tisu biologi. Ia semakin dihargai oleh orang ramai. Penyelidikan dan aplikasi klinikal bahan bioseramik telah berkembang daripada penggantian dan pengisian jangka pendek kepada implantasi kekal dan kukuh, dan daripada bahan lengai biologi kepada bahan aktif secara biologi dan bahan komposit berbilang fasa.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, berliangseramik aluminatelah digunakan untuk membuat sendi rangka tiruan, sendi lutut tiruan, kepala femur tiruan, tulang tiruan lain, akar gigi tiruan, skru penetapan tulang dan pembaikan kornea kerana ketahanan kakisan kimia, rintangan haus, kestabilan suhu tinggi yang baik dan sifat termoelektriknya. Kaedah untuk mengawal saiz liang semasa penyediaan seramik alumina berliang adalah dengan mencampurkan zarah alumina dengan saiz zarah yang berbeza, menghaluskan dengan buih dan mengeringkan zarah dengan semburan. Plat aluminium juga boleh dianodkan untuk menghasilkan liang jenis saluran mikroporous skala nano berarah.