การประยุกต์ใช้แอลฟา-อะลูมินาในงานใหม่ ๆเซรามิกอลูมินา
แม้ว่าจะมีวัสดุเซรามิกชนิดใหม่มากมายหลายชนิด แต่โดยคร่าวๆ แล้วสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามหน้าที่และการใช้งาน ได้แก่ เซรามิกเชิงฟังก์ชัน (หรือที่เรียกว่าเซรามิกอิเล็กทรอนิกส์) เซรามิกเชิงโครงสร้าง (หรือที่เรียกว่าเซรามิกวิศวกรรม) และไบโอเซรามิก ส่วนเซรามิกนั้น สามารถแบ่งตามส่วนประกอบของวัตถุดิบที่ใช้ได้เป็น เซรามิกออกไซด์ เซรามิกไนไตรด์ เซรามิกโบริด เซรามิกคาร์ไบด์ และเซรามิกโลหะ ในบรรดาเซรามิกเหล่านี้ เซรามิกอะลูมินาเป็นเซรามิกที่สำคัญมาก โดยมีวัตถุดิบหลักคือผงอัลฟาอะลูมินาที่มีขนาดต่างๆ กัน
อัลฟา-อะลูมินาถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุเซรามิกชนิดใหม่ๆ เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ และคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ นอกจากจะเป็นวัตถุดิบผงสำหรับเซรามิกอะลูมินาขั้นสูง เช่น วัสดุรองรับวงจรรวม อัญมณีเทียม เครื่องมือตัด กระดูกเทียม ฯลฯ แล้ว ยังสามารถใช้เป็นตัวนำฟอสฟอร์ วัสดุทนไฟขั้นสูง วัสดุขัดพิเศษ ฯลฯ ได้อีกด้วย ด้วยการพัฒนาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ ขอบเขตการใช้งานของอัลฟา-อะลูมินาจึงขยายตัวอย่างรวดเร็ว ความต้องการของตลาดก็เพิ่มขึ้น และมีแนวโน้มที่ดีมาก
การประยุกต์ใช้แอลฟา-อะลูมินาในเซรามิกส์เชิงฟังก์ชัน
เซรามิกส์เชิงฟังก์ชันหมายถึงเซรามิกขั้นสูงที่ใช้คุณสมบัติทางไฟฟ้า แม่เหล็ก เสียง แสง ความร้อน และคุณสมบัติอื่นๆ หรือผลจากการรวมกันของคุณสมบัติเหล่านั้น เพื่อให้ได้ฟังก์ชันการทำงานที่ต้องการ เซรามิกเหล่านี้มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าหลายอย่าง เช่น ฉนวน ไดอิเล็กทริก เพียโซอิเล็กทริก เทอร์โมอิเล็กทริก สารกึ่งตัวนำ การนำไฟฟ้าของไอออน และตัวนำยิ่งยวด ดังนั้นจึงมีฟังก์ชันการทำงานและการใช้งานที่กว้างขวางมาก ในปัจจุบัน เซรามิกหลักๆ ที่นำไปใช้งานจริงในวงกว้าง ได้แก่ เซรามิกฉนวนสำหรับพื้นผิววงจรรวมและบรรจุภัณฑ์ เซรามิกฉนวนสำหรับหัวเทียนรถยนต์ เซรามิกไดอิเล็กทริกสำหรับตัวเก็บประจุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรทัศน์และเครื่องบันทึกวิดีโอ เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกที่มีการใช้งานหลากหลาย และเซรามิกไวต่อความรู้สึกสำหรับเซ็นเซอร์ต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับหลอดไฟโซเดียมความดันสูงด้วย
1. เซรามิกฉนวนหัวเทียน
เซรามิกฉนวนสำหรับหัวเทียนเป็นวัสดุเซรามิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในเครื่องยนต์ในปัจจุบัน เนื่องจากอะลูมินามีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม มีความแข็งแรงเชิงกลสูง ทนต่อแรงดันสูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน หัวเทียนฉนวนอะลูมินาจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก ข้อกำหนดสำหรับอัลฟาอะลูมินาที่ใช้ในหัวเทียนคือผงไมโครอัลฟาอะลูมินาโซเดียมต่ำทั่วไป ซึ่งมีปริมาณโซเดียมออกไซด์ ≤0.05% และขนาดอนุภาคเฉลี่ย 325 เมช
2. แผ่นรองพื้นวงจรรวมและวัสดุบรรจุภัณฑ์
เซรามิกที่ใช้เป็นวัสดุพื้นผิวและวัสดุบรรจุภัณฑ์นั้นเหนือกว่าพลาสติกในด้านต่างๆ ดังนี้: ความต้านทานฉนวนสูง ความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีสูง การปิดผนึกสูง ป้องกันการซึมผ่านของความชื้น ไม่ทำปฏิกิริยา และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อซิลิคอนเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์ คุณสมบัติของอัลฟาอะลูมินาที่จำเป็นสำหรับพื้นผิววงจรรวมและวัสดุบรรจุภัณฑ์ ได้แก่ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 7.0×10⁻⁶/℃ ค่าการนำความร้อน 20-30 วัตต์/กม. (ที่อุณหภูมิห้อง) ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก 9-12 (1MHz) การสูญเสียไดอิเล็กตริก 3~10⁻⁴ (1MHz) และความต้านทานปริมาตร >10¹²-10¹⁴ โอห์ม·ซม. (ที่อุณหภูมิห้อง)
เนื่องจากวงจรรวมมีประสิทธิภาพสูงและมีการบูรณาการสูง จึงมีการกำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับวัสดุพื้นผิวและวัสดุบรรจุภัณฑ์:
เมื่อชิปสร้างความร้อนมากขึ้น ค่าการนำความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย
เนื่องจากหน่วยประมวลผลมีความเร็วสูง จึงจำเป็นต้องใช้ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนจะต้องใกล้เคียงกับซิลิคอน ซึ่งทำให้ต้องเพิ่มคุณสมบัติของอัลฟาอะลูมินาให้มีความบริสุทธิ์และละเอียดมากขึ้น
3. หลอดไฟโซเดียมความดันสูง
เครื่องเซรามิกชั้นดีวัสดุที่ทำจากอะลูมินาบริสุทธิ์สูงละเอียดพิเศษเป็นวัตถุดิบ มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อน เป็นฉนวนที่ดี มีความแข็งแรงสูง ฯลฯ และเป็นวัสดุเซรามิกทางแสงที่ยอดเยี่ยม โพลีคริสตัลไลน์โปร่งใสที่ทำจากอะลูมินาบริสุทธิ์สูงโดยเติมแมกนีเซียมออกไซด์ อิริเดียมออกไซด์ หรืออิริเดียมออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย และผลิตโดยการเผาผนึกในบรรยากาศและการเผาผนึกด้วยความร้อน สามารถทนต่อการกัดกร่อนของไอโซเดียมที่อุณหภูมิสูงและสามารถใช้เป็นหลอดไฟโซเดียมความดันสูงที่มีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงได้
การประยุกต์ใช้แอลฟา-อะลูมินาในเซรามิกโครงสร้าง
วัสดุไบโอเซรามิกส์เป็นวัสดุชีวการแพทย์อนินทรีย์ที่ไม่มีผลข้างเคียงที่เป็นพิษเมื่อเทียบกับวัสดุโลหะและวัสดุพอลิเมอร์ อีกทั้งยังมีคุณสมบัติเข้ากันได้ดีกับเนื้อเยื่อทางชีวภาพและทนต่อการกัดกร่อน จึงได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น การวิจัยและการประยุกต์ใช้ทางคลินิกของวัสดุไบโอเซรามิกส์ได้พัฒนาจากการใช้ทดแทนและอุดฟันในระยะสั้นไปสู่การฝังถาวรและแข็งแรง และจากวัสดุเฉื่อยทางชีวภาพไปสู่วัสดุที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพและวัสดุผสมหลายเฟส
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วัสดุที่มีรูพรุนเซรามิกอลูมินามีการใช้โลหะอลูมินาในการผลิตข้อต่อกระดูกเทียม ข้อเข่าเทียม หัวกระดูกต้นขาเทียม กระดูกเทียม รากฟันเทียม สกรูยึดกระดูก และการซ่อมแซมกระจกตา เนื่องจากมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนทางเคมี ทนต่อการสึกหรอ มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง และมีคุณสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริก วิธีการควบคุมขนาดรูพรุนในระหว่างการเตรียมเซรามิกอลูมินาที่มีรูพรุนคือการผสมอนุภาคอลูมินาที่มีขนาดอนุภาคต่างกัน การอัดขึ้นรูปด้วยโฟม และการอบแห้งแบบสเปรย์ นอกจากนี้ยังสามารถนำแผ่นอลูมิเนียมไปผ่านกระบวนการอะโนไดซ์เพื่อสร้างรูพรุนแบบช่องขนาดนาโนที่มีทิศทางได้