Aplikace α-oxidu hlinitého v novýchkeramika z oxidu hlinitého
Přestože existuje mnoho druhů nových keramických materiálů, lze je zhruba rozdělit do tří kategorií podle jejich funkcí a použití: funkční keramika (známá také jako elektronická keramika), strukturální keramika (známá také jako inženýrská keramika) a biokeramika. Podle použitých surovin je lze rozdělit na oxidovou keramiku, nitridovou keramiku, boridovou keramiku, karbidovou keramiku a kovovou keramiku. Mezi nimi je velmi důležitá aluminová keramika, jejímž surovinou je prášek α-oxidu hlinitého různých specifikací.
α-oxid hlinitý se široce používá při výrobě různých nových keramických materiálů díky své vysoké pevnosti, vysoké tvrdosti, odolnosti vůči vysokým teplotám, odolnosti proti opotřebení a dalším vynikajícím vlastnostem. Není to jen prášková surovina pro pokročilou aluminovou keramiku, jako jsou substráty integrovaných obvodů, umělé drahokamy, řezné nástroje, umělé kosti atd., ale může být také použit jako nosič fosforu, pokročilé žáruvzdorné materiály, speciální brusné materiály atd. S rozvojem moderní vědy a techniky se oblast použití α-oxidu hlinitého rychle rozšiřuje a poptávka na trhu také roste a jeho perspektivy jsou velmi široké.
Aplikace α-oxidu hlinitého ve funkční keramice
Funkční keramikaOznačuje pokročilou keramiku, která využívá své elektrické, magnetické, akustické, optické, tepelné a další vlastnosti nebo své vazebné efekty k dosažení určité funkce. Má řadu elektrických vlastností, jako je izolace, dielektrikum, piezoelektrické, termoelektrické, polovodičové, iontové vodivosti a supravodivosti, takže má mnoho funkcí a extrémně široké uplatnění. V současné době se do praxe ve velkém měřítku uplatňují především izolační keramika pro substráty a obaly integrovaných obvodů, izolační keramika pro automobilové zapalovací svíčky, dielektrická keramika pro kondenzátory široce používaná v televizorech a videorekordérech, piezoelektrická keramika s mnohostranným využitím a citlivá keramika pro různé senzory. Kromě toho se používá také pro vysokotlaké sodíkové výbojky.
1. Keramická izolace zapalovacích svíček
Izolační keramika pro zapalovací svíčky je v současnosti jedinou největší aplikací keramiky v motorech. Vzhledem k tomu, že oxid hlinitý má vynikající elektrickou izolaci, vysokou mechanickou pevnost, odolnost proti vysokému tlaku a tepelným rázům, jsou izolační zapalovací svíčky z oxidu hlinitého široce používány po celém světě. Požadavky na α-oxid hlinitý pro zapalovací svíčky jsou běžné nízkosodíkové mikroprášky α-oxidu hlinitého, ve kterých je obsah oxidu sodíku ≤ 0,05 % a průměrná velikost částic je 325 mesh.
2. Substráty integrovaných obvodů a obalové materiály
Keramika používaná jako substrátové materiály a obalové materiály je v následujících ohledech lepší než plasty: vysoký izolační odpor, vysoká chemická odolnost proti korozi, vysoká těsnost, ochrana proti pronikání vlhkosti, žádná reaktivita a žádné znečištění ultračistého polovodičového křemíku. Vlastnosti α-oxidu hlinitého požadované pro substráty integrovaných obvodů a obalové materiály jsou: koeficient tepelné roztažnosti 7,0×10⁻⁶/℃, tepelná vodivost 20–30 W/K·m (pokojová teplota), dielektrická konstanta 9–12 (IMMHz), dielektrické ztráty 3~10⁻⁴ (IMMHz), objemový měrný odpor >1012–1014Ω·cm (pokojová teplota).
S vysokým výkonem a vysokou integrací integrovaných obvodů jsou kladeny přísnější požadavky na substráty a obalové materiály:
S rostoucím generováním tepla čipem je vyžadována vyšší tepelná vodivost.
Vzhledem k vysoké rychlosti výpočetního prvku je vyžadována nízká dielektrická konstanta.
Koeficient tepelné roztažnosti se musí blížit křemíku. To klade vyšší požadavky na α-oxid hlinitý, tj. vyvíjí se směrem k vysoké čistotě a jemnosti.
3. Vysokotlaká sodíková výbojka
Jemná keramikaVyrobeno z vysoce čistého ultrajemného oxidu hlinitého jako suroviny, má vlastnosti odolnosti proti vysokým teplotám, odolnosti proti korozi, dobré izolace, vysoké pevnosti atd. a je vynikajícím optickým keramickým materiálem. Transparentní polykrystalický materiál vyrobený z vysoce čistého oxidu hlinitého s malým množstvím oxidu hořečnatého, oxidu iridia nebo přísad oxidu iridia, vyrobený atmosférickým slinováním a slinováním za tepla, odolává korozi způsobené vysokoteplotními sodíkovými parami a lze jej použít jako vysokotlaké sodíkové výbojky s vysokou světelnou účinností.
Aplikace α-oxidu hlinitého ve strukturální keramice
Jako anorganické biomedicínské materiály nemají biokeramické materiály ve srovnání s kovovými a polymerními materiály žádné toxické vedlejší účinky a mají dobrou biokompatibilitu a odolnost proti korozi s biologickými tkáněmi. Jsou stále více ceněny lidmi. Výzkum a klinické využití biokeramických materiálů se vyvinulo od krátkodobé náhrady a výplně k trvalé a pevné implantaci a od biologicky inertních materiálů k biologicky aktivním materiálům a vícefázovým kompozitním materiálům.
V posledních letech porézníkeramika z oxidu hlinitéhoDíky své chemické odolnosti proti korozi, opotřebení, dobré stabilitě při vysokých teplotách a termoelektrickým vlastnostem se používají k výrobě umělých kosterních kloubů, umělých kolenních kloubů, umělých hlavic stehenních kostí, dalších umělých kostí, umělých zubních kořenů, šroubů pro fixaci kostí a oprav rohovek. Metoda pro řízení velikosti pórů během přípravy porézní aluminové keramiky spočívá ve smíchání částic aluminy různých velikostí, impregnaci pěnou a sušení částic rozprašováním. Hliníkové desky lze také eloxovat, čímž se vytvoří směrové nanoměřítko mikroporézních pórů kanálkového typu.