Quali sono i punti dei materiali ceramici avanzati a cui vale la pena prestare attenzione?

Smartphone, TV LCD, computer, automobili e altri prodotti hanno applicato molte tecnologie avanzate all'avanguardia e anche la ceramica è indispensabile. Ad esempio, esistono centinaia o migliaia di condensatori ceramici, un minuscolo componente elettronico utilizzato in uno smartphone. Ma questo tipo di ceramica non è la comune "piastrella di ceramica" e "ciotola di porcellana" nella vita delle persone, sono ceramiche avanzate prodotte con tecnologia ad alta precisione.

Allora, qual è la ceramica avanzata? Quali sono le caratteristiche e le applicazioni?

La differenza tra ceramica avanzata e ceramica tradizionale

I prodotti ceramici sono divisi in due categorie di ceramica ordinaria e ceramica avanzata, una delle ceramiche avanzate, nota anche come nuova ceramica, ceramica speciale, ceramica fine, alta tecnologia, ecc., si riferisce all'elevata purezza, sintesi artificiale ultrafine o selezionata composti inorganici come materia prima, con composizione chimica accurata, tecnologia di produzione di precisione e progettazione della struttura, e hanno eccellenti caratteristiche di meccanica, suono, luce, calore, elettricità, caratteristiche biologiche, nel settore aerospaziale, della ceramica, dell'informazione elettronica, della biomedicina, della produzione di apparecchiature di fascia alta e altre tecnologie di fascia alta possono essere viste ovunque.

Le differenze principali sono le seguenti:

Classificazione e applicazione dei ceramici avanzati

Le ceramiche avanzate si dividono in ceramiche strutturali e ceramiche funzionali. La ceramica strutturale si riferisce alla ceramica che può essere utilizzata come materiale strutturale tecnico, con le caratteristiche di elevata resistenza, elevata durezza, elevato modulo elastico, resistenza alle alte temperature, resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, resistenza all'ossidazione, resistenza al calore e agli urti e così via. Le ceramiche funzionali sono un tipo di ceramica con caratteristiche elettriche, magnetiche, ottiche, termiche, chimiche e biologiche e hanno la funzione di interconversione. La ceramica funzionale rappresenta circa il 70% della quota di mercato della ceramica avanzata, mentre il resto è rappresentato dalla ceramica strutturale.

Le parti in ceramica avanzate vengono applicate come segue:

1. Prodotti elettronici

Con il rapido sviluppo dell'industria dell'informazione e dell'industria del consumo elettronico, i prodotti elettronici industriali e i prodotti elettronici di consumo manterranno un rapido trend di sviluppo e la domanda di ceramica elettronica è enorme. Si prevede che la domanda globale di ceramica elettronica supererà i 40 miliardi di dollari entro il 2020. La ceramica elettronica è il prodotto tecnico più maturo tra le ceramiche avanzate, rappresentando il 65% della quota di mercato della ceramica avanzata. Utilizzato principalmente per chip, condensatori, imballaggi di circuiti integrati, sensori, isolanti, ferromagneti, ceramiche piezoelettriche, semiconduttori, superconduttori e così via. I materiali principali sono titanato di bario, ossido di zinco, zirconato di piombo e titanio, niobato di litio, nitruro di alluminio, biossido di zirconio e allumina, ecc.

2. Ceramica biologica

La bioceramica si riferisce ai materiali ceramici che agiscono direttamente o sono correlati al corpo umano. In generale, tutti i materiali ceramici che appartengono all'ingegneria biologica sono collettivamente noti come bioceramica. Come materiale biocerceramico dovrebbe avere le seguenti funzioni: sostituire la parte malata o danneggiata del corpo umano, come sostituto della parte con difetto congenito, contribuire al recupero del tessuto del corpo umano.

Al momento, i materiali biomedici sono diventati un punto caldo per la ricerca e lo sviluppo degli scienziati in vari paesi. Il 70%-80% dei materiali e dei prodotti biomedici nazionali dipende dalle importazioni e sostanzialmente dall'imitazione. La quota di mercato globale dei materiali biomedici in Cina rappresenta solo il 2% e il livello della tecnologia del prodotto è per lo più nella fase primaria. Con l’invecchiamento della popolazione sociale, entro il 2020, la Cina avrà bisogno di 800.000 set di articolazioni artificiali/anno, 1,6 milioni di stent vascolari/anno, lenti intraoculari/anno, e la domanda di materiali biocerceramici aumenterà sostanzialmente.

Oltre alla misurazione, alla diagnosi e al trattamento, la bioceramica viene utilizzata principalmente come sostituto del tessuto duro biologico, che può essere utilizzato in ortopedia, chirurgia plastica, chirurgia orale, chirurgia cardiovascolare, oftalmologia, otorinolaringoiatria e chirurgia generale e altri aspetti.

3. Nanoceramica

Negli ultimi anni, la nanoceramica ha attirato molta attenzione. Quando le materie prime selezionate e i grani postformati raggiungeranno la scala nanometrica, ciò porterà mutazioni nella scienza della preparazione, nella ceramica, nella tecnologia ceramica e nelle proprietà dei materiali finali dei materiali ceramici, in modo da aprire un uso più ampio dei materiali ceramici.

Attualmente esistono tre tipi di metodi di preparazione della nanoceramica: metodo di preparazione fisica, metodo in fase gassosa e metodo di chimica umida. Le polveri nano-ceramiche preparate sono: Al ₂ O ₃, ZrO ₂, SiO ₂, Si ₂ N, SiC, BaTiO₃, TiO ₂, ecc. Lo sviluppo della nano-ceramica ha portato allo sviluppo di alcune nuove apparecchiature di sinterizzazione rapida, come il processo di sinterizzazione sotto vuoto, il processo di sinterizzazione a microonde e la sinterizzazione al plasmatecnologia (SPS).

4. Ceramiche a bassa espansione

Il materiale con il valore assoluto del coefficiente di dilatazione termica inferiore a 210 ⁶ / ℃ è chiamato materiale a bassa espansione, mentre il materiale con coefficiente di dilatazione vicino allo zero è materiale a bassissima espansione. Le ceramiche a bassa espansione, in particolare le ceramiche a espansione zero o le ceramiche ad espansione negativa, possono essere utilizzate come componenti principali del motore, pale di materiale aeronautico, guarnizioni di stufe, substrato del circuito, specchio astronomico e radome, finestra di osservazione ad alta temperatura, misurazione di precisione e altri dispositivi , supporti e filtri, immobilizzazione dei rifiuti nucleari, materiali sigillanti e altri materiali ad alta tecnologia.

5. Ceramiche avanzate utilizzate nel risparmio energetico, nella protezione dell'ambiente e nei nuovi campi energetici

Con il rapido sviluppo economico, il rapido aumento della domanda di energia e l’enorme quantità di produzione di rifiuti industriali e domestici, il risparmio energetico e la protezione ambientale sono diventati una questione importante che suscita crescente preoccupazione per la comunità internazionale. In caso di carenza energetica e deterioramento ambientale sempre più grave, tecnologia avanzata, ad alta efficienza, risparmio energetico e protezione ambientale dell'inceneritore termico rigenerativo a risparmio energetico (RT0) e camera di accumulo del calore a risparmio energetico dell'industria metallurgica con ceramica a nido d'ape, purificazione termica del gas e acqua il trattamento con film e apparecchiature ceramiche, la tecnologia di trasmissione CA uhv e le apparecchiature con una serie di isolanti in porcellana a sospensione ultra / uhv, l'accumulo di calore e lo scambio di calore con componenti ceramici in carburo di silicio, l'industria fotovoltaica con una serie di prodotti ceramici otterrà una rara opportunità di sviluppo.

6. Ceramica aerospaziale

L'applicazione riguarda principalmente ceramica corazzata antiproiettile per elicotteri, materiali per dischi freno di aerei, materiali per diaframmi ceramici per batterie satellitari, rivestimenti invisibili a infrarossi (mimetizzazione), cuscinetti ceramici, materiali ceramici per radome per missili, ecc. Attualmente, la ricerca applicativa nel settore aerospaziale si concentra principalmente sui materiali resistenti al calore degli ugelli dei razzi, sulle piastrelle termoisolanti dei veicoli spaziali, sui materiali ceramici compositi per l'ingegneria e sul rivestimento delle finestre di osservazione dei veicoli spaziali, ecc., in particolare sulla ricerca e lo sviluppo di fibre ceramiche con leggera resistenza al calore, resistenza alla corrosione e alto punto di fusione e molta forza.

Sostegno alla politica industriale a livello nazionale

Nel 2014, lo schema nazionale di propulsione per lo sviluppo del settore dei circuiti integrati ha delineato la stampa della nuova politica di avviso del piano d'azione per lo sviluppo dell'innovazione del settore dei display 2014-2016, promuovendo vigorosamente le imprese produttrici di circuiti integrati e lo sviluppo indipendente delle imprese dei pannelli di visualizzazione e guidando la catena industriale a monte e a valle imprese per rafforzare la cooperazione, migliorare complessivamente il livello di localizzazione della catena di fornitura.

Nel periodo "scelte molto più nette e conseguenze più gravi", la ceramica avanzata come parte importante dei nuovi materiali, è entrata nella directory di prodotti e servizi chiave dei settori strategici emergenti "directory di sviluppo" a quattro basi "industriale" guida allo sviluppo di tecnologie generiche chiave del settore "la classificazione strategica dei settori emergenti e il catalogo delle linee guida per l'adeguamento della struttura industriale diventano una parte importante della pianificazione nazionale dello sviluppo dei settori emergenti. La ceramica avanzata e altri nuovi materiali hanno fornito la capacità di supporto di base per lo sviluppo e l'espansione della Cina di settori emergenti strategici come tecnologia dell'informazione di nuova generazione, apparecchiature di fascia alta, nuovi materiali, biologia, nuovi veicoli energetici, nuova energia, risparmio energetico e protezione ambientale, creatività digitale e così via.

Durante il periodo del 14° Piano quinquennale, la Cina ha continuato a promuovere lo sviluppo della tecnologia industriale avanzata della ceramica e di altri nuovi materiali a livello internazionale. Lo schema del quattordicesimo piano quinquennale per lo sviluppo economico e sociale nazionale della Repubblica popolare cinese e la Visione 2035 propone che entro il 2025 la tecnologia complessiva e l'applicazione dei nuovi materiali chiave saranno sincronizzate con il livello internazionale; la proporzione dei prodotti di fascia media e alta sarà notevolmente aumentata; il livello e la capacità di supporto indipendente dei materiali chiave sono notevolmente migliorati e il problema dei materiali chiave dei pannelli corti sarà efficacemente alleviato. La ceramica avanzata sarà considerata una delle pianificazioni strategiche nazionali in futuro, continuerà a ricevere un forte sostegno politico, accelererà le scoperte nei settori tecnologici chiave e aiuterà lo sviluppo di una serie di industrie strategiche emergenti in Cina.

Questo articolo è ristampato da IACECHINA.