1. Esminė kvarco keramikos kompozicija ir konstrukcinė architektūra
1.1 Kristalinis vs. Lydytas silicis: Produkto klasės apibrėžimas
(Skaidri keramika)
Kvarciniai porcelianai, taip pat žinomas kaip sujungto kvarco arba lydyto silicio dioksido keramika, yra naujoviškos neorganinės medžiagos, pagamintos iš didelio grynumo kristalinio kvarco (SiO DU) kurios pereina reguliuojamą lydymą ir paskolų konsolidavimą, kad sukurtų tankų, nekristalinis (amorfinis) arba iš dalies kristalinis keramikos karkasas.
Skirtingai nuo tradicinių porceliano gaminių, tokių kaip aliuminio oksidas ar cirkonis, kurios yra polikristalinės ir sudarytos iš kelių pakopų, kvarco keramika daugiausia sudaryta iš silicio dioksido keturių tetraedriškai koordinuotų SiO sistemų tinkle, tiekia išskirtinį cheminį grynumą– dažnai viršija 99.9% SiO ₂.
Skirtumas tarp integruoto kvarco ir kvarcinio porceliano priklauso nuo apdorojimo: o lydytas kvarcas paprastai yra visiškai amorfinis stiklas, sukurtas greitai aušinant suskystintą silicio dioksidą, kvarcinis porcelianas gali apimti reguliuojamą kristalizaciją (devitrifikacija) arba smulkių kvarco miltelių sukepinimas, kad būtų sukurta smulkiagrūdė polikristalinė arba stiklo keramikos mikrostruktūra su padidintu mechaniniu tvirtumu.
Šis hibridinis metodas sujungia terminį ir cheminį lydyto silicio dioksido stabilumą su padidintu įtrūkimų tvirtumu ir matmenų saugumu esant mechaninei apkrovai.
1.2 Terminis ir cheminis stabilumo mechanizmai
Išskirtinis kvarcinio porceliano veikimas ekstremaliose aplinkose atsiranda dėl stipraus kovalentinio Si– O ryšiai, sukuriantys trimatį tinklą su didele ryšio energija (~ 452 kJ/mol), suteikiantis nuostabų atsparumą šiluminiam gedimui ir cheminiam smūgiui.
Šie gaminiai pasižymi išskirtinai sumažintu šiluminio plėtimosi koeficientu– apie 0.55 × 10 ⁻⁶/ K 20 diapazone– 300 °C– todėl jie yra labai atsparūs šiluminiam smūgiui, kritinė charakteristika naudojant greitą temperatūros ciklą.
Jie išlaiko architektūrinį vientisumą nuo kriogeninės temperatūros lygio iki 1200 °C ore, ir taip pat didesnis inertinėje aplinkoje, prieš prasidedant minkštėjimui maždaug 1600 °C.
Kvarcinė keramika yra inertiška daugumai rūgščių, įskaitant druskos rūgštį, azoto, ir sieros rūgštys, dėl SiO dviejų tinklo saugumo, nors juos gali užpulti vandenilio fluorido rūgštis ir kietieji šarmai esant aukštai temperatūrai.
Šis cheminis atsparumas, kartu su didele elektrine varža ir ultravioletiniais spinduliais (UV) atvirumas, todėl jie puikiai tinka puslaidininkių apdorojimui, aukštos temperatūros krosnys, ir optinės sistemos, veikiamos ekstremaliomis sąlygomis.
2. Gamybos procesai ir mikrostruktūrinė kontrolė
( Skaidri keramika)
2.1 Tirpimas, Sukepinimas, ir devitrifikacijos keliai
Kvarcinės keramikos gamyba apima pažangias terminio apdorojimo technologijas, sukurtas siekiant apsaugoti grynumą ir pasiekti norimą storį ir mikrostruktūrą.
Vienas iš dažniausių būdų yra didelio grynumo kvarcinio smėlio elektrinis lankinis lydymas, po to kontroliuojamas aušinimas, kad būtų sukurti integruoti kvarco luitai, kuriuos po to galima apdirbti į elementus.
Sukepintai kvarco keramikai, submikroniniai kvarco milteliai sutankinami izostatiniu stūmimu ir sukepinami esant temperatūrai tarp 1100 °C ir 1400 °C, dažniausiai su ribinėmis sudedamosiomis dalimis, kad būtų skatinamas tankinimas, neskatinant per daug grūdų vystymosi ar stadijos pokyčių.
Esminė apdorojimo kliūtis yra išvengti devitrifikacijos– spontaniškas metastabilaus silicio stiklo kondensavimas tiesiai į kristobalito arba tridimito stadijas– kurie gali kelti pavojų atsparumui šiluminiam smūgiui dėl tūrio modifikacijų keičiant etapus.
Gamintojai naudoja specialų temperatūros lygio valdymą, greiti oro kondicionavimo ciklai, ir priemaišų, tokių kaip boras ar titanas, kad sumažintų nepageidaujamą kondensaciją ir išsaugotų saugią amorfinę arba smulkiagrūdę mikrostruktūrą.
2.2 Priedų gamyba ir beveik neto formos gamyba
Naujausi keraminių priedų gamybos pokyčiai (AM), ypač stereolitografija (SHANTY MIESTELIS) ir rišiklio purškimas, iš tikrųjų leido sukonstruoti sudėtingas kvarcines keramikos dalis su dideliu geometriniu tikslumu.
Šiose procedūrose, silicio dioksido nanodalelės yra sulaikomos šviesai jautrioje medžiagoje arba selektyviai surišamos sluoksnis po sluoksnio, laikomasi surišimo ir sukepinimo aukštoje temperatūroje, kad būtų pasiektas visiškas tankinimas.
Šis metodas sumažina gaminio švaistymą ir leidžia sukurti sudėtingas geometrijas– pvz., skysčių kanalai, optinės ertmės, arba šiltų šilumokaičio komponentų– kurie yra sudėtingi arba sunkiai pasiekiami naudojant standartinį apdirbimą.
Papildomo apdorojimo būdai, susidedantis iš cheminių garų infiltracijos (CVI) arba sol-gel apdaila, retkarčiais padengiami saugaus paviršiaus poringumu ir pagerina mechaninį bei ekologinį atsparumą.
Ši pažanga padidina kvarco keramikos panaudojimą mikroelektromechaninėse sistemose (MEMS), lusto laboratoriniai įrankiai, ir pritaikyti aukštos temperatūros šviestuvai.
3. Naudingos charakteristikos ir efektyvumas ekstremaliose aplinkose
3.1 Optinis skaidrumas ir dielektriniai įpročiai
Kvarcinėje keramikoje eksponuojami specialūs optiniai namai, įskaitant didelį ultravioletinių spindulių pralaidumą, pastebimas, ir artimojo infraraudonųjų spindulių spektras (nuo ~ 180 nm iki 2500 nm), todėl jie yra labai svarbūs UV litografijoje, lazerinės sistemos, ir kosmoso optika.
Šis atvirumas atsiranda dėl to, kad UV spindulių matomoje matricoje nėra elektroninių juostos tarpų perėjimų ir labai mažo išsibarstymo dėl homogeniškumo ir mažo poringumo..
Be to, jie turi puikius dielektrinius pastatus, su maža dielektrine konstanta (~ 3.8 adresu 1 MHz) ir labai maži dielektriniai nuostoliai, leidžianti juos naudoti kaip ekranavimo elementus aukšto dažnio ir didelės galios skaitmeninėse sistemose, pavyzdžiui, radarų bangolaidžiai ir plazminiai reaktoriai.
Jų gebėjimas išlaikyti elektros izoliaciją esant aukštai temperatūrai geriau padidina pageidaujamą elektros aplinkos vientisumą.
3.2 Mechaniniai veiksmai ir ilgalaikis patvarumas
Nepaisant didelio jų trapumo– Dažna porceliano kokybė– kvarcinis porcelianas pasižymi puikiu mechaniniu tvirtumu (lenkimo ištvermė iki 100 MPa) ir išskirtinis atsparumas šliaužimui aukštoje temperatūroje.
Jų tvirtumas (apie 5.5– 6.5 pagal Moso skalę) suteikia atsparumą paviršiaus dilimui, nors gydymas turi būti atliekamas visą sprendžiant, kad būtų išvengta žalos ar suskaidymo proliferacijos dėl paviršiaus problemų.
Ekologinis tvirtumas yra papildomas svarbus privalumas: kvarcinis porcelianas dulkių siurbliu labai neišsiskiria, atsispirti radiacinei žalai, ir išsaugoti matmenų saugumą, kai ilgą laiką veikiama šiluminio ciklo ir cheminių nustatymų.
Tai daro juos palankiais produktais puslaidininkių gamybos kamerose, kosmoso jutikliai, ir branduoliniai prietaisai, kuriuose turi būti sumažintas užterštumas ir gedimas.
4. Pramoninis, Mokslinis, ir atsirandantys techniniai pritaikymai
4.1 Puslaidininkių ir fotovoltinių elementų gamybos sprendimai
Puslaidininkių pramonėje, kvarcinis porcelianas yra visur vaflių tvarkymo įrankiuose, įskaitant šildymo sistemos vamzdžius, varpelių stiklainiai, susceptoriai, ir dušo galvutės, naudojamos cheminiam garų nusodinimui (CVD) ir plazminis ėsdinimas.
Jų grynumas apsaugo nuo silicio plokštelių užteršimo metalu, o jų šiluminė apsauga užtikrina vienodą temperatūros pasiskirstymą atliekant apdorojimo aukštoje temperatūroje veiksmus.
Fotovoltinės arba fotoelektros gamyboje, kvarco komponentai naudojami difuzijos šildytuvuose ir atkaitinimo sistemose saulės baterijų gamybai, kur nuolatinės šiluminės sąskaitos ir cheminis inertiškumas yra būtini norint užtikrinti didelę grąžą ir efektyvumą.
Didesnių plokštelių ir didesnio pralaidumo poreikis iš tikrųjų paskatino sukurti itin dideles kvarco keramikos struktūras, kurios padidino homogeniškumą ir sumažino defektų storį..
4.2 Aviacijos erdvė, Gynyba, ir kvantinių moderniųjų technologijų asimiliacija
Be pramoninio tvarkymo, kvarcinis porcelianas naudojamas kosmoso reikmėms, pavyzdžiui, raketų atraminiams langams, infraraudonųjų spindulių kupolai, ir pakartotinai patekusias automobilių dalis dėl jų gebėjimo atlaikyti ekstremalius šiluminius gradientus ir aerodinaminę įtampą.
Apsaugos sistemose, Dėl jų atvirumo radarų ir mikrobangų dažniams jie tinka aptakams ir jutiklių korpusams.
Visai neseniai, kvarcinė keramika iš tikrųjų ėmėsi kvantinių naujovių, kur reikalingas itin mažas šiluminis plėtimasis ir didelis suderinamumas su dulkių siurbliu tiksliam optiniam dantų ėduoniui, atominiai laimikiai, ir superlaidūs kubito kambariai.
Jų gebėjimas sumažinti šiluminį poslinkį užtikrina ilgą supratimo laiką ir aukštą matavimo tikslumą kvantiniuose kompiuteriuose ir jutimo sistemose..
Apibendrinant, kvarcinis porcelianas yra aukštos kokybės gaminių, kurie sujungia tuštumą tarp standartinių porceliano ir specializuotų stiklų..
Jų neprilygstamas terminio stabilumo derinys, cheminis inertiškumas, optinis skaidrumas, ir elektros izoliacija leidžia šiuolaikinėms technologijoms veikti esant temperatūros lygio riboms, grynumas, ir tikslumas.
Tobulėjant gamybos technologijoms ir didėjant poreikiui medžiagų, kurios gali atlaikyti vis ekstremalesnes sąlygas, kvarcinė keramika ir toliau atliks pagrindinę funkciją prieš puslaidininkį, galia, kosmoso, ir kvantinės sistemos.
5. Tiekėjas
Advanced Ceramics įkurta spalio mėn 17, 2012, yra aukštųjų technologijų įmonė, įsipareigojusi atlikti tyrimus ir plėtrą, gamyba, apdorojimas, keraminių medžiagų ir gaminių pardavimas ir techninės paslaugos. Mūsų gaminiai apima boro karbido keramikos gaminius, bet jais neapsiribojant, Boro nitrido keramikos gaminiai, Silicio karbido keramikos gaminiai, Silicio nitrido keramikos gaminiai, Cirkonio dioksido keramikos gaminiai, ir tt. Jei jus domina, nedvejodami susisiekite su mumis.([email protected])
Žymos: Skaidri keramika, keraminis indas, keraminiai vamzdynai
Visi straipsniai ir nuotraukos yra iš interneto. Jei yra kokių nors autorių teisių problemų, susisiekite su mumis laiku, kad ištrintumėte.
Pasiteiraukite mūsų