8 самых современных керамических порошков

Современная керамика славится своими исключительными механическими, акустическими, оптическими, термическими, электрическими и биосовместимыми свойствами, что делает их незаменимыми в высокотехнологичных отраслях, таких как аэрокосмическая промышленность, электроника, биомедицина и производство высококлассной техники. Эти керамики приходят в различных формах, каждый с уникальными характеристиками. Например, керамика глинозема известна своей устойчивостью к окислению, керамика нитрида кремния-своей высокой прочностью и электрической коррозионной устойчивостью, а также керамика цирконии-своей прочностью и биохимией.

1. Глинозема высокой чистоты (HPA)

Глинозема высокой чистоты (4N и выше) может похвастаться высокой чистоты, твердостью, прочностью и термостойкостью. Его превосходная химическая стабильность и изоляция делают его высококлассным материалом с широким применением. В качестве представительного высокопроизводительного глинозема HPA широко используется в таких областях, как флуоресцирующие материалы, прозрачная керамика, электронные устройства, возобновляемые источники энергии, каталитические материалы, и аэрокосмические компоненты.

В частности, прозрачные глиноземовые керамические материалы высокой чистоты не только обеспечивают превосходную передачу света, но и превосщают непрозрачную керамику механическими, оптическими, термическими и электрическими свойствами. Глиноземовые керамические субструаты являются наиболее часто используемыми базовыми материалами в современной электронной промышленности, служащими в качестве основного материала для интегральных микросхем. Кроме того, HPA находит высококлассные приложения в прецизионных компонентах для полупроводникового оборудования, где требования к его производительности значительно строже, чем у обычной тонкой керамики.

В индустрии полировки полупроводников роль высокочистого глинозема в качестве абразивного материала имеет особенно важное значение, особенно с ростом карбида кремния (SiC) полупроводников. Высокочистота ультратонкого глинозема становится все более важным для полировки полупроводников.

2. - бохмайт.

Бохмит, гидратированный глинозема с химической формулой γ-Al2O3·H2O или γ-AlOOH, является жизненно важным материалом из-за высокой удельной площади поверхности, большой пористости и способности поддерживать морфологический постфазный переход.

Его уникальные свойства делают его важным сыром для производства быстрых, эффективных и многократно используемых адсорбентов. Благодаря замечательной биосовместимости, бохмит широко используется в ортопедии, стоматологии и биомедицине. Его огнестойкость, отличные возможности наполнения и устойчивость к утечке делают его популярным выбором для высокопроизводительных, ультратонких медных ламинатов. Кроме того, boehmite' стабильная orthorhombic структура и поверхностные гидроксильные группы позволяют различные модификации поверхности, что делает его ценным сырьем для производства дорогостоящих поддерживаемых катализаторов и реагентов.

3. Нитрид алюминия (AlN)

По мере того как электронные чипы становятся все более совершенными и компактными, плотность теплового потока, возникающего в процессе эксплуатации, значительно возрастает. Таким образом, выбор надлежащих упаковочных материалов и улучшение возможностей устройства по рассеиванию тепла стали техническими узкими местами в разработке силовых устройств. Керамические материалы, с их высокой теплопроводностью, отличной теплостойкостью, высокой изоляцией, прочностью и совместимостью с чипсами материалов, идеально подходят для упаковки силового прибора.

Среди них нитрид алюминия (AlN) керамический материал с наилучшей теплопроводностью, с теоретической теплопроводностью до 320W/(m·K) и коммерческих продуктов, как правило, в диапазоне от 180W/(m·K) до 260W/(m·K). Это делает его пригодным для высокомощных, высокосвинцовых и крупногабаритных упаковочных материалов. В дополнение к высокой теплопроводности, AlN может похвастаться несколькими другими выдающимися характеристиками:

• Коэффициент теплового расширения (4.3×10-6/℃), соответствующий полупроводниковым кремниевым материалам ((3.5~4.0)×10-6/℃).

• Превосходные механические свойства, выше, чем керамика BeO и сопоставимы с глиноземом.

• Отличные электрические свойства, в Том числе очень высокая устойчивость к изоляции и низкая диэлектрическая потеря.

• Возможность поддерживать многослойную проводку, обеспечивая высокую плотность и миниатюрную упаковку.

• Нетоксичные и экологически чистые.

4. Нитрид кремния (Si3N4)

Нитрид кремния используется главным образом в качестве керамического материала и является важнейшим компонентом передовых промышленных технологий. Среди его продуктов, несущие шары наиболее широко используются, на долю которых приходится 30% мирового производства высокопроизводительных силиконовых нитридов. По сравнению со стальными шарами, керамические несущие шары из силиконитрида обладают значительными преимуществами: низкая плотность, высокая термостойкость, самосмазка, коррозионная стойкость и режим усталостных отказов, аналогичный стальным шарам. Таким образом, керамические подшипники из силиконового нитрида широко используются в высокоточных подшипниках станков, автомобильных подшипниках, подшипниках изоляции ветровых турбин, а также в высокотемпературных, коррозионностойких подшипниках в нефтехимической промышленности.

5. Сферический глинозема

Среди различных теплопроводных порошковых материалов сферический глинозема выделяется своей отличной теплопроводностью, высоким коэффициентом наполнения, хорошей текучестью, зрелой технологией, широким спектром спецификаций и относительно разумной ценой. Эти качества делают его наиболее распространенным теплопроводной порошок в высококлассной теплопроводности сектора.

Кроме того, сферическая форма порошка, с его регулярной морфологией, более высокой плотностью упаковки и высокой способностью к расходованию, значительно повышает производительность продукта. Таким образом, сферический порошок Al2O3 широко используется и изучается не только в области теплопроводности, но и в керамике, катализаторах и т.д.

6. Барий титанат (BaTiO3)

Барий титанат (BaTiO3) с его структурой перовскита типа abo3 является важнейшим диэлектрическим материалом для конденсаторов с тех пор, как его исключительные диэлектрические свойства были обнаружены в начале xx века. В настоящее время он является одним из наиболее часто используемых электронных керамических порошков и служит в качестве базового материала для производства электронных компонентов, получив название "столп электронной керамики промышленности".

7. Нано композитная циркония

Нано композитная циркония, стабилизированная со стабилизаторами, сохраняет свою тетрагональную или кубическую фазу при комнатной температуре. Эти стабилизаторы, как правило, являются оксидами редкоземельных металлов (Y2O3, CeO2) или оксидами щелочных металлов (CaO, MgO).

С развитием науки и техники спрос на материалы и компоненты, отвечающие конкретным функциональным требованиям, резко возрос. Нано композитная циркония, известная своей высокой прочностью, термостойкостью, износостойкостью, коррозионной устойчивостью и уникальными оптическими свойствами, характеризуется быстрым ростом спроса. Зиркония, стабилизированная в иттри, является наиболее широко используемой и репрезентативной нано-композитной зирконией. Его преимущества включают высокую ионно-кислородную проводимость, отличные механические свойства, стойкость к окислению и коррозии, высокий коэффициент теплового расширения, низкую теплопроводность и хорошую устойчивость, что делает его широко используемым в конструкционных и функциональных материалах, таких как кислородные датчики, кислородные насосы, высокотемпературные твердые топливные элементы, ферроэлектрическая керамика и покрытия двигателей самолетов.

8. Карбид кремния высокой чистоты (SiC)

Карбид кремния материалы в основном делятся на керамические и однокристаллические типы. Как керамический материал, требования к чистоте, как правило, не являются строгими в большинстве областей применения. Однако в конкретных условиях, например в полупроводниковом оборудовании, таком, как литографии, чистота SiC должна строго контролироваться, чтобы не влиять на чистоту силиконовых ваферов.

Тем не менее, присущие SiC свойства делают однокристаллический рост сложным, в первую очередь из-за отсутствия стехиометрической жидкой фазы с Si

Соотношение 1:1 существует при нормальном давлении. Поэтому традиционные методы роста, широко используемые в полупроводниковой промышленности, такие как чохралски или бриджман, не могут применяться. Для решения этой проблемы ученые предложили различные методы получения кристаллов высокого качества, больших размеров и экономичности. Наиболее распространенные методы включают физический перенос паров (PVT), эпитаксию жидких фаз (LPE) и высокотемпературное химическое осаждение паров (HTCVD).