1. Істотны склад і структурная архітэктура кварцавай керамікі
1.1 Крышталічны супраць. Плаўлены крэмній: Вызначэнне класа прадукту
(Празрыстая кераміка)
Кварцавы фарфор, таксама вядомая як кераміка са злітнага кварца або плаўленага крэмнезему, гэта інавацыйныя неарганічныя матэрыялы, атрыманыя з крышталічнага кварца высокай чысціні (SiO ДВА) якія праходзяць праз рэгуляванае плаўленне і кансалідацыю пазыкі, каб развіць шчыльны, некрышталічны (аморфны) або часткова крышталічны керамічны каркас.
У адрозненне ад традыцыйнага фарфору, напрыклад, аксіду алюмінія або цырконія, якія з'яўляюцца полікрышталічнымі і складаюцца з некалькіх этапаў, кварцавая кераміка ў асноўным складаецца з дыяксіду крэмнія ў сетцы чатырохгранна каардынаваных сістэм SiO, забяспечваючы выдатную хімічную чысціню– часта перавышае 99.9% SiO ₂.
Розніца паміж убудаваным кварцам і кварцавым фарфорам залежыць ад апрацоўкі: у той час як плаўлены кварц - гэта звычайна цалкам аморфнае шкло, атрыманае шляхам хуткага астуджэння звадкаванага дыяксіду крэмнія, кварцавы фарфор можа ўключаць рэгуляваную крышталізацыю (дестеклование) або спяканне тонкіх кварцавых парашкоў для атрымання дробназярністай полікрышталічнай або шклокерамічнай мікраструктуры з падвышанай механічнай трываласцю.
Гэты гібрыдны метад спалучае тэрмічную і хімічную ўстойлівасць плаўленага дыяксіду крэмнія з падвышанай устойлівасцю да расколін і бяспекай памераў пры механічнай нагрузцы.
1.2 Механізмы тэрмічнай і хімічнай стабільнасці
Выключныя характарыстыкі кварцавага фарфору ў экстрэмальных умовах абумоўлены моцным кавалентным Si– Аб сувязі, якія ствараюць трохмерную сетку з высокай энергіяй сувязі (~ 452 кДж/моль), надаючы дзіўную ўстойлівасць да тэрмічнага пагаршэння і хімічнага ўдару.
Гэтыя прадукты дэманструюць выключна нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння– аб 0.55 × 10 ⁻⁶/ K у межах 20– 300 °C– што робіць іх вельмі ўстойлівымі да цеплавога ўдару, крытычная характарыстыка ў прыкладаннях, якія ўключаюць хуткія змены тэмпературы.
Яны захоўваюць архітэктурную цэласнасць ад узроўняў крыягеннай тэмпературы да 1200 °C у паветры, а таксама большы ў інэртных асяроддзях, перш чым пачнецца размякчэнне 1600 °C.
Кварцавая кераміка інэртная да большасці кіслот, у тым ліку салянай, азотная, і серныя кіслоты, з-за бяспекі сеткі SiO two, хоць яны схільныя рызыцы ўздзеяння плавікавай кіслаты і цвёрдых шчолачаў пры павышаных узроўнях тэмпературы.
Гэта хімічная ўстойлівасць, у спалучэнні з высокім электрасупраціўленнем і ультрафіялетам (УФ) адкрытасць, робіць іх выдатнымі для выкарыстання ў апрацоўцы паўправаднікоў, высокатэмпературныя печы, і аптычныя сістэмы, якія падвяргаюцца ўздзеянню экстрэмальных умоў.
2. Вытворчыя працэсы і мікраструктурны кантроль
( Празрыстая кераміка)
2.1 Плаўленне, Спяканне, і шляхі расстекловывания
Вытворчасць кварцавай керамікі прадугледжвае перадавыя метады цеплавой апрацоўкі, распрацаваныя для абароны чысціні пры дасягненні жаданай таўшчыні і мікраструктуры.
Адным з распаўсюджаных падыходаў з'яўляецца электрадугавое плаўленне кварцавага пяску высокай чысціні, з наступным кантраляваным астуджэннем для стварэння інтэграваных кварцавых зліткаў, якія пасля гэтага могуць быць апрацаваны ў элементы.
Для спеченной кварцавай керамікі, субмікронныя кварцавыя парашкі ўшчыльняюцца з дапамогай ізастатычнага штурхання і пякуцца пры тэмпературных узроўнях паміж 1100 ° C і 1400 °C, звычайна з маргінальнымі інгрэдыентамі для садзейнічання ўшчыльненню, не выклікаючы занадта моцнага развіцця збожжа або змены стадыі.
Істотнай перашкодай у апрацоўцы з'яўляецца захаванне расстекловывания– спантанная кандэнсацыя метастабільнага крэмневага шкла ў крыстабаліт або трыдыміт– якія могуць паставіць пад пагрозу ўстойлівасць да тэрмічнага шоку з-за змены аб'ёму падчас змены ступені.
Вытворцы выкарыстоўваюць спецыфічны кантроль ўзроўню тэмпературы, хуткія цыклы кандыцыянавання паветра, і дабаўкі, такія як бор або тытан, для барацьбы з непажаданай кандэнсацыяй і захавання бяспечнай аморфнай або дробназярністай мікраструктуры.
2.2 Адытыўная вытворчасць і фабрыкацыя амаль чыстай формы
Апошнія распрацоўкі ў вытворчасці керамічных дабавак (AM), асабліва стэрэалітаграфія (ТРУБОПЫ) і струйная апрацоўка злучнага рэчыва, фактычна дазволілі будаваць складаныя дэталі з кварцавай керамікі з высокай геаметрычнай дакладнасцю.
У гэтых працэдурах, наначасціцы дыяксіду крэмнія прыпыняюцца ў фотаадчувальным матэрыяле або выбарачна звязваюцца пласт за пластом, выконваецца шляхам зняцця звязвання і высокатэмпературнага спякання для дасягнення поўнага ўшчыльнення.
Такі падыход мінімізуе адходы прадукту і дазваляе ствараць складаную геаметрыю– напрыклад, вадкасныя каналы, аптычныя паражніны, або кампаненты цеплаабменніка– якія з'яўляюцца складанымі або цяжкадасягальнымі пры стандартнай апрацоўцы.
Тэхнікі пост-апрацоўкі, які складаецца з хімічнай паравой інфільтрацыі (ХВН) або золь-гель аздабленне, час ад часу надаюць бяспечную сітаватасць паверхні і паляпшаюць механічную і экалагічную трываласць.
Гэтыя дасягненні павялічваюць прымяненне кварцавай керамікі прама ў мікраэлектрамеханічных сістэмах (МЭМС), інструменты lab-on-a-chip, і індывідуальныя высокатэмпературныя свяцільні.
3. Карысныя характарыстыкі і эфектыўнасць у экстрэмальных умовах
3.1 Аптычная празрыстасць і дыэлектрычныя звычкі
Кварцавую кераміку выстаўляюць спецыяльныя аптычныя дома, у тым ліку высокае прапусканне ультрафіялету, прыкметна, і блізкі інфрачырвоны спектр (ад ~ 180 нм да 2500 нм), што робіць іх вырашальнымі ў УФ-літаграфіі, лазерныя сістэмы, і касмічнай оптыкі.
Гэтая адкрытасць узнікае з-за адсутнасці электронных пераходаў забароненай зоны ў масіве ў УФ-бачным дыяпазоне і вельмі малога рассейвання ў выніку аднастайнасці і нізкай сітаватасці.
Акрамя таго, у іх цудоўныя дыэлектрычныя будынкі, з нізкай дыэлектрычнай пранікальнасцю (~ 3.8 у 1 МГц) і вельмі малыя дыэлектрычныя страты, што дазваляе выкарыстоўваць іх у якасці экрануючых элементаў у высокачашчынных і магутных лічбавых сістэмах, такія як радарныя хваляводы і плазменныя рэактары.
Іх здольнасць захоўваць электраізаляцыю пры павышаных тэмпературах лепш павышае цэласнасць запатрабаванага электрычнага асяроддзя.
3.2 Механічныя ўздзеяння і доўгатэрміновая трываласць
Нягледзячы на іх высокую далікатнасць– агульная якасць сярод фарфору– кварцавы фарфор дэманструе выдатную механічную трываласць (цягавітасць да згінання 100 МПа) і выключная ўстойлівасць да паўзучасці пры высокіх тэмпературах.
Іх цвёрдасць (каля 5,5– 6.5 па шкале Мооса) забяспечвае ўстойлівасць да ізаляцыі паверхні, хоць лячэнне павінна праводзіцца на працягу ўсяго часу, каб прадухіліць пашкоджанне або расшчапленне праліферацыі ад павярхоўных праблем.
Экалагічная трываласць з'яўляецца дадатковым важным перавагай: кварцавы фарфор не вылучае рэзка газаў у пыласосе, супрацьстаяць радыяцыйнаму пашкоджанню, і захоўваць бяспеку памераў пры працяглым уздзеянні тэрмічнага цыклу і хімічных налад.
Гэта робіць іх любімымі прадуктамі ў камерах вырабу паўправаднікоў, аэракасмічныя датчыкі, і ядзерныя прыборы, дзе забруджванне і адмовы павінны быць зменшаны.
4. Прамысловы, Навуковы, і новыя тэхнічныя прыкладання
4.1 Рашэнні для вытворчасці паўправаднікоў і фотаэлектрыкі
У паўправадніковай прамысловасці, кварцавы фарфор паўсюдна сустракаецца ў інструментах для апрацоўкі пласцін, уключаючы трубы сістэмы ацяплення, звонкіх слоікаў, прымальнікі, і душавыя галоўкі, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе хімічнага асаджэння з пароў (ССЗ) і плазменнае тручэнне.
Іх чысціня абараняе крэмніевыя пласціны ад забруджвання металам, у той час як іх цеплавая бяспека забяспечвае пэўнае раўнамернае размеркаванне тэмпературы на працягу высокатэмпературных дзеянняў апрацоўкі.
У фотаэлектрычнай або фотаэлектрычнай вытворчасці, кварцавыя кампаненты выкарыстоўваюцца ў дыфузійных награвальніках і сістэмах адпалу для вытворчасці сонечных батарэй, дзе пастаянныя цеплавыя рахункі і хімічная інэртнасць важныя для высокай аддачы і эфектыўнасці.
Патрэба ў вялікіх пласцінах і больш высокай прапускной здольнасці на самай справе прывяла да распрацоўкі звышвялікіх кварцавых керамічных структур з падвышанай аднастайнасцю і мінімізаванай таўшчынёй дэфектаў.
4.2 Аэракасмічная, Абарона, і засваенне квантавай сучаснай тэхналогіі
Акрамя прамысловай апрацоўкі, кварцавы фарфор выкарыстоўваецца ў аэракасмічных прылажэннях, такіх як апорныя вокны для ракет, інфрачырвоныя купалы, і аўтазапчасткі для паўторнага ўваходу ў выніку іх здольнасці вытрымліваць экстрэмальныя тэмпературныя градыенты і аэрадынамічнае напружанне.
У сістэмах абароны, іх адкрытасць для радараў і мікрахвалевых частот робіць іх прыдатнымі для абцякальнікаў і корпусаў датчыкаў.
Зусім нядаўна, кварцавая кераміка на самай справе ўскладзена на квантавыя інавацыі, дзе звышнізкае цеплавое пашырэнне і высокая сумяшчальнасць з пыласосам неабходныя для дакладнага аптычнага карыесу, атамныя ўловы, і звышправодныя кубіты.
Іх здольнасць мінімізаваць цеплавой дрэйф гарантуе працяглы час разумення і высокую дакладнасць вымярэнняў у квантавых кампутарах і сэнсарных сістэмах.
У рэзюмэ, кварцавы фарфор - гэта шэраг высокапрадукцыйных вырабаў, якія злучаюць пустэчу паміж стандартным фарфорам і спецыялізаваным шклом.
Іх беспрэцэдэнтная сумесь тэрмічнай стабільнасці, хімічная інэртнасць, аптычная празрыстасць, а электраізаляцыя дазваляе сучасным тэхналогіям працаваць на мяжы тэмпературнага ўзроўню, чысціня, і дакладнасць.
Па меры таго, як тэхналогіі вытворчасці развіваюцца і патрабуюць росту матэрыялаў, здольных супрацьстаяць усё больш экстрэмальным умовам, кварцавая кераміка будзе заставацца асноўнай функцыяй перад паўправадніком, магутнасць, аэракасмічны, і квантавых сістэм.
5. Пастаўшчык
Кампанія Advanced Ceramics заснавана ў кастрычніку 17, 2012, гэта высокатэхналагічнае прадпрыемства, якое займаецца даследаваннямі і распрацоўкамі, вытворчасці, апрацоўка, продаж і тэхнічнае абслугоўванне керамічных матэрыялаў і вырабаў. Наша прадукцыя ўключае, але не абмяжоўваецца імі, керамічныя вырабы з карбіду бору, Керамічныя вырабы з нітрыду бору, Керамічныя вырабы з карбіду крэмнію, Керамічныя вырабы з нітрыду крэмнія, Керамічныя вырабы з дыяксіду цырконія, г.д. Калі вам цікава, калі ласка, не саромейцеся звяртацца да нас.([email protected])
Тэгі: Празрыстая кераміка, керамічны посуд, керамічны трубаправод
Усе артыкулы і малюнкі з Інтэрнэту. Калі ёсць праблемы з аўтарскім правам, калі ласка, звяжыцеся з намі своечасова, каб выдаліць.
Запытайце нас