α-ალუმინის გამოყენება ახალშიალუმინის კერამიკა
მიუხედავად იმისა, რომ ახალი კერამიკული მასალების მრავალი სახეობა არსებობს, მათი ფუნქციებისა და გამოყენების მიხედვით, ისინი შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად: ფუნქციური კერამიკა (ასევე ცნობილი როგორც ელექტრონული კერამიკა), სტრუქტურული კერამიკა (ასევე ცნობილი როგორც საინჟინრო კერამიკა) და ბიოკერამიკა. გამოყენებული სხვადასხვა ნედლეულის კომპონენტების მიხედვით, ისინი შეიძლება დაიყოს ოქსიდურ კერამიკად, ნიტრიდულ კერამიკად, ბორიდულ კერამიკად, კარბიდულ კერამიკად და მეტალოკერამიკად. მათ შორის, ალუმინის კერამიკა ძალიან მნიშვნელოვანია, რომლის ნედლეულიც სხვადასხვა სპეციფიკაციის α-ალუმინის ფხვნილია.
α-ალუმინის ოქსიდი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ახალი კერამიკული მასალის წარმოებაში მისი მაღალი სიმტკიცის, მაღალი სიმტკიცის, მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის, ცვეთამედეგობის და სხვა შესანიშნავი თვისებების გამო. ის არა მხოლოდ ფხვნილისებრი ნედლეულია მოწინავე ალუმინის კერამიკისთვის, როგორიცაა ინტეგრირებული წრედის სუბსტრატები, ხელოვნური ძვირფასი ქვები, საჭრელი ხელსაწყოები, ხელოვნური ძვლები და ა.შ., არამედ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ფოსფორის მატარებელი, მოწინავე ცეცხლგამძლე მასალები, სპეციალური სახეხი მასალები და ა.შ. თანამედროვე მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, α-ალუმინის ოქსიდის გამოყენების სფერო სწრაფად ფართოვდება და ბაზრის მოთხოვნაც იზრდება, ხოლო მისი პერსპექტივები ძალიან ფართოა.
α-ალუმინის გამოყენება ფუნქციურ კერამიკაში
ფუნქციური კერამიკაეხება მოწინავე კერამიკას, რომელიც იყენებს თავის ელექტრულ, მაგნიტურ, აკუსტიკურ, ოპტიკურ, თერმულ და სხვა თვისებებს ან მათ შეერთების ეფექტებს გარკვეული ფუნქციის მისაღწევად. მათ აქვთ მრავალი ელექტრული თვისება, როგორიცაა იზოლაცია, დიელექტრიკული, პიეზოელექტრული, თერმოელექტრული, ნახევარგამტარული, იონური გამტარობა და ზეგამტარობა, ამიტომ მათ აქვთ მრავალი ფუნქცია და უკიდურესად ფართო გამოყენება. ამჟამად, ძირითადი, რომლებიც ფართო მასშტაბით გამოიყენება პრაქტიკაში, არის იზოლაციური კერამიკა ინტეგრირებული სქემების სუბსტრატებისა და შეფუთვისთვის, საავტომობილო სანთლების იზოლაციური კერამიკა, კონდენსატორის დიელექტრიკული კერამიკა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ტელევიზორებსა და ვიდეოჩამწერებში, მრავალჯერადი გამოყენების პიეზოელექტრული კერამიკა და მგრძნობიარე კერამიკა სხვადასხვა სენსორებისთვის. გარდა ამისა, ისინი ასევე გამოიყენება მაღალი წნევის ნატრიუმის ნათურების სინათლის გამოსხივების მილებისთვის.
1. სანთლის საიზოლაციო კერამიკა
სანთლების იზოლაციის კერამიკა ამჟამად ძრავებში კერამიკის ერთადერთ ყველაზე ფართო გამოყენებას წარმოადგენს. რადგან ალუმინის ოქსიდს აქვს შესანიშნავი ელექტროიზოლაცია, მაღალი მექანიკური სიმტკიცე, მაღალი წნევისადმი მდგრადობა და თერმული დარტყმისადმი მდგრადობა, ალუმინის იზოლაციის სანთლები ფართოდ გამოიყენება მსოფლიოში. სანთლებისთვის α-ალუმინის მოთხოვნებია ჩვეულებრივი დაბალი ნატრიუმის α-ალუმინის მიკროფხვნილები, რომლებშიც ნატრიუმის ოქსიდის შემცველობა ≤0.05% და საშუალო ნაწილაკების ზომა 325 mesh-ია.
2. ინტეგრირებული სქემის სუბსტრატები და შესაფუთი მასალები
სუბსტრატისა და შესაფუთი მასალების სახით გამოყენებული კერამიკა პლასტმასს შემდეგი ასპექტებით აღემატება: მაღალი იზოლაციის წინააღმდეგობა, ქიმიური კოროზიის მაღალი წინააღმდეგობა, მაღალი დალუქვა, ტენიანობის შეღწევადობის თავიდან აცილება, რეაქტიულობის არარსებობა და ულტრასუფთა ნახევარგამტარული სილიციუმის დაბინძურების არარსებობა. ინტეგრირებული წრედის სუბსტრატებისა და შესაფუთი მასალებისთვის საჭირო α-ალუმინის თვისებებია: თერმული გაფართოების კოეფიციენტი 7.0×10-6/℃, თბოგამტარობა 20-30W/K·m (ოთახის ტემპერატურა), დიელექტრული მუდმივა 9-12 (IMHHz), დიელექტრული დანაკარგი 3~10-4 (IMHHz), მოცულობითი წინაღობა >1012-1014Ω·cm (ოთახის ტემპერატურა).
ინტეგრირებული სქემების მაღალი წარმადობისა და მაღალი ინტეგრაციის გამო, სუბსტრატებისა და შესაფუთი მასალებისთვის უფრო მკაცრი მოთხოვნებია დაწესებული:
ჩიპის სითბოს გამომუშავების ზრდასთან ერთად, საჭიროა უფრო მაღალი თბოგამტარობა.
გამოთვლითი ელემენტის მაღალი სიჩქარით, საჭიროა დაბალი დიელექტრიკული მუდმივი.
თერმული გაფართოების კოეფიციენტი უნდა იყოს სილიციუმთან ახლოს. ეს α-ალუმინის ოქსიდზე უფრო მაღალ მოთხოვნებს აკისრებს, ანუ ის მაღალი სისუფთავისა და სისუფთავის მიმართულებით ვითარდება.
3. მაღალი წნევის ნატრიუმის სინათლის გამოსხივების ნათურა
დახვეწილი კერამიკამაღალი სისუფთავის ულტრაწვრილი ალუმინის ოქსიდისგან დამზადებული ნედლეული ხასიათდება მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობით, კოროზიისადმი მდგრადობით, კარგი იზოლაციით, მაღალი სიმტკიცით და ა.შ. და წარმოადგენს შესანიშნავ ოპტიკურ-კერამიკულ მასალას. გამჭვირვალე პოლიკრისტალური ოქსიდი, დამზადებული მაღალი სისუფთავის ალუმინის ოქსიდისგან მცირე რაოდენობით მაგნიუმის ოქსიდით, ირიდიუმის ოქსიდით ან ირიდიუმის ოქსიდის დანამატებით და დამზადებულია ატმოსფერული სინთეზით და ცხელი დაწნეხვით სინთეზირებით, უძლებს მაღალი ტემპერატურის ნატრიუმის ორთქლის კოროზიას და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მაღალი წნევის ნატრიუმის სინათლის გამოსხივების ნათურები მაღალი განათების ეფექტურობით.
α-ალუმინის გამოყენება სტრუქტურულ კერამიკაში
არაორგანული ბიოსამედიცინო მასალების სახით, ბიოკერამიკულ მასალებს არ აქვთ ტოქსიკური გვერდითი მოვლენები ლითონის მასალებთან და პოლიმერულ მასალებთან შედარებით და აქვთ კარგი ბიოშეთავსებადობა და კოროზიისადმი მდგრადობა ბიოლოგიურ ქსოვილებთან. ისინი სულ უფრო მეტად ფასობენ ადამიანების მიერ. ბიოკერამიკული მასალების კვლევა და კლინიკური გამოყენება განვითარდა ხანმოკლე ჩანაცვლებიდან და შევსებიდან მუდმივ და მყარ იმპლანტაციამდე, ხოლო ბიოლოგიური ინერტული მასალებიდან ბიოლოგიურად აქტიურ მასალებსა და მრავალფაზიან კომპოზიტურ მასალებამდე.
ბოლო წლებში, ფოროვანიალუმინის კერამიკაგამოიყენება ხელოვნური ჩონჩხის სახსრების, მუხლის სახსრების, ბარძაყის ძვლის ხელოვნური თავების, სხვა ხელოვნური ძვლების, კბილის ხელოვნური ფესვების, ძვლის ფიქსაციის ხრახნების და რქოვანას რეპარაციების დასამზადებლად, მათი ქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის, ცვეთამედეგობის, მაღალი ტემპერატურისადმი კარგი სტაბილურობისა და თერმოელექტრული თვისებების გამო. ფოროვანი ალუმინის კერამიკის მომზადებისას ფორების ზომის კონტროლის მეთოდია სხვადასხვა ზომის ალუმინის ნაწილაკების შერევა, ქაფით გაჟღენთვა და ნაწილაკების შესხურებით გაშრობა. ალუმინის ფირფიტების ანოდირება ასევე შესაძლებელია მიმართულებითი ნანომასშტაბიანი მიკროფოროვანი არხის ტიპის ფორების მისაღებად.