Aplikácia α-oxidu hlinitého v novýchkeramika z oxidu hlinitého
Hoci existuje mnoho druhov nových keramických materiálov, možno ich zhruba rozdeliť do troch kategórií podľa ich funkcií a použitia: funkčná keramika (známa aj ako elektronická keramika), štrukturálna keramika (známa aj ako inžinierska keramika) a biokeramika. Podľa použitých surovín ich možno rozdeliť na oxidovú keramiku, nitridovú keramiku, boridovú keramiku, karbidovú keramiku a kovovú keramiku. Medzi nimi je veľmi dôležitá aluminová keramika, ktorej surovinou je prášok α-oxidu hlinitého s rôznymi špecifikáciami.
α-oxid hlinitý sa vďaka svojej vysokej pevnosti, vysokej tvrdosti, odolnosti voči vysokým teplotám, odolnosti voči opotrebovaniu a ďalším vynikajúcim vlastnostiam široko používa pri výrobe rôznych nových keramických materiálov. Nie je len práškovou surovinou pre pokročilú aluminovú keramiku, ako sú substráty integrovaných obvodov, umelé drahokamy, rezné nástroje, umelé kosti atď., ale môže sa použiť aj ako nosič fosforu, pokročilé žiaruvzdorné materiály, špeciálne brúsne materiály atď. S rozvojom modernej vedy a techniky sa oblasť použitia α-oxidu hlinitého rýchlo rozširuje a rastie aj dopyt na trhu s veľmi širokými perspektívami.
Aplikácia α-oxidu hlinitého vo funkčnej keramike
Funkčná keramikaOznačujú pokročilú keramiku, ktorá využíva svoje elektrické, magnetické, akustické, optické, tepelné a iné vlastnosti alebo svoje väzbové efekty na dosiahnutie určitej funkcie. Majú viacero elektrických vlastností, ako sú izolačné, dielektrické, piezoelektrické, termoelektrické, polovodičové, iónové a supravodivé vlastnosti, takže majú mnoho funkcií a mimoriadne široké uplatnenie. V súčasnosti sa do praxe vo veľkom meradle používajú najmä izolačné keramiky pre substráty a obaly integrovaných obvodov, izolačné keramiky pre automobilové zapaľovacie sviečky, dielektrické keramiky pre kondenzátory široko používané v televízoroch a videorekordéroch, piezoelektrické keramiky s viacerými použitiami a citlivé keramiky pre rôzne senzory. Okrem toho sa používajú aj pre vysokotlakové sodíkové výbojky.
1. Keramická izolácia zapaľovacích sviečok
Izolačné keramické materiály na zapaľovacie sviečky sú v súčasnosti jedinou najväčšou aplikáciou keramiky v motoroch. Vďaka vynikajúcej elektrickej izolácii, vysokej mechanickej pevnosti, odolnosti voči vysokému tlaku a tepelným nárazom sa izolačné oxidy hlinité na celom svete široko používajú. Požiadavky na α-oxid hlinitý pre zapaľovacie sviečky sú bežné nízkosodíkové mikroprášky α-oxidu hlinitého s obsahom oxidu sodného ≤ 0,05 % a priemerná veľkosť častíc je 325 mesh.
2. Substráty integrovaných obvodov a obalové materiály
Keramika používaná ako substrátové materiály a obalové materiály je lepšia ako plasty v nasledujúcich aspektoch: vysoký izolačný odpor, vysoká chemická odolnosť proti korózii, vysoké tesnenie, zabránenie prenikaniu vlhkosti, žiadna reaktivita a žiadne znečistenie ultračistého polovodičového kremíka. Vlastnosti α-oxidu hlinitého požadované pre substráty integrovaných obvodov a obalové materiály sú: koeficient tepelnej rozťažnosti 7,0 × 10⁻⁶/℃, tepelná vodivosť 20 – 30 W/K·m (izbová teplota), dielektrická konštanta 9 – 12 (IMMHz), dielektrické straty 3 ~ 10⁻⁴ (IMMHz), objemový odpor > 10⁻¹² – 10⁻¹4 Ω·cm (izbová teplota).
S vysokým výkonom a vysokou integráciou integrovaných obvodov sa kladú prísnejšie požiadavky na substráty a obalové materiály:
S rastúcim generovaním tepla čipom je potrebná vyššia tepelná vodivosť.
Pri vysokej rýchlosti výpočtového prvku je potrebná nízka dielektrická konštanta.
Koeficient tepelnej rozťažnosti musí byť blízky kremíku. To kladie vyššie požiadavky na α-oxid hlinitý, to znamená, že sa vyvíja smerom k vysokej čistote a jemnosti.
3. Vysokotlaková sodíková výbojka
Jemná keramikaVyrobené z vysoko čistého ultrajemného oxidu hlinitého ako suroviny majú vlastnosti odolnosti voči vysokej teplote, odolnosti voči korózii, dobrej izolácie, vysokej pevnosti atď. a sú vynikajúcim optickým keramickým materiálom. Transparentný polykryštalický materiál vyrobený z vysoko čistého oxidu hlinitého s malým množstvom oxidu horečnatého, oxidu irídia alebo prísad oxidu irídia, vyrobený spekaním v atmosfére a spekaním za tepla, odoláva korózii vysokoteplotnými sodíkovými parami a môže sa použiť ako vysokotlakové sodíkové výbojky s vysokou svetelnou účinnosťou.
Aplikácia α-oxidu hlinitého v konštrukčnej keramike
Ako anorganické biomedicínske materiály nemajú biokeramické materiály v porovnaní s kovovými a polymérnymi materiálmi žiadne toxické vedľajšie účinky a majú dobrú biokompatibilitu a odolnosť voči korózii s biologickými tkanivami. Ľudia si ich čoraz viac cenia. Výskum a klinické využitie biokeramických materiálov sa vyvinulo od krátkodobej náhrady a výplne až po trvalú a pevnú implantáciu a od biologicky inertných materiálov až po biologicky aktívne materiály a viacfázové kompozitné materiály.
V posledných rokoch, pórovitékeramika z oxidu hlinitéhosa používajú na výrobu umelých kostrových kĺbov, umelých kolenných kĺbov, umelých hlavíc stehenných kostí, iných umelých kostí, umelých zubných koreňov, skrutiek na fixáciu kostí a na opravu rohovky vďaka svojej chemickej odolnosti voči korózii, odolnosti voči opotrebovaniu, dobrej stabilite voči vysokým teplotám a termoelektrickým vlastnostiam. Metóda na reguláciu veľkosti pórov počas prípravy pórovitej aluminovej keramiky spočíva v zmiešaní častíc aluminy rôznych veľkostí, impregnácii penou a sušení častíc rozprašovaním. Hliníkové dosky je možné tiež eloxovať, aby sa vytvorili smerové nanorozmerné mikroporézne póry kanálového typu.