1. Kvarca keramikas būtiskā kompozīcija un strukturālā arhitektūra
1.1 Kristālisks vs. Kausēts silīcija dioksīds: Produktu klases noteikšana
(Caurspīdīga keramika)
Kvarca porcelāns, pazīstama arī kā sapludināta kvarca vai kausēta silīcija keramika, ir inovatīvi neorganiski materiāli, kas iegūti no augstas tīrības pakāpes kristāliskā kvarca (SiO DIVI) kas iet cauri regulētai kausēšanai un aizdevumu konsolidācijai, lai izstrādātu blīvu, nekristālisks (amorfs) vai daļēji kristālisks keramikas karkass.
Atšķirībā no tradicionālajiem porcelāniem, piemēram, alumīnija oksīda vai cirkonija, kas ir polikristāliski un sastāv no vairākiem posmiem, kvarca keramika galvenokārt sastāv no silīcija dioksīda tetraedriski koordinētu SiO četru sistēmu tīklā, nodrošinot izcilu ķīmisko tīrību– bieži pārsniedz 99.9% SiO ₂.
Atšķirība starp integrēto kvarca un kvarca porcelānu ir atkarīga no apstrādes: savukārt kausētais kvarcs parasti ir pilnīgi amorfs stikls, kas izveidots, ātri atdzesējot sašķidrinātu silīcija dioksīdu, kvarca porcelāns var ietvert regulētu kristalizāciju (devitrifikācija) vai smalku kvarca pulveru saķepināšana, lai izveidotu smalki graudainu polikristālisku vai stikla keramikas mikrostruktūru ar pastiprinātu mehānisko izturību.
Šī hibrīda metode apvieno kausēta silīcija dioksīda termisko un ķīmisko stabilitāti ar palielinātu plaisu izturību un izmēru drošību mehāniskās slodzes apstākļos..
1.2 Termiskās un ķīmiskās stabilitātes mehānismi
Kvarca porcelāna izcilo veiktspēju ekstremālos apstākļos nodrošina spēcīgais kovalentais Si– O saites, kas rada trīsdimensiju tīklu ar augstu saites enerģiju (~ 452 kJ/mol), piešķirot pārsteidzošu izturību pret termisko nolietošanos un ķīmisko triecienu.
Šiem izstrādājumiem ir ārkārtīgi samazināts termiskās izplešanās koeficients– par 0.55 × 10 ⁻⁶/ K diapazonā 20– 300 °C– padarot tos ļoti izturīgus pret termisko triecienu, kritisks raksturlielums lietojumos, kas saistīti ar ātru temperatūras ciklu.
Tie saglabā arhitektūras integritāti no kriogēnas temperatūras līmeņa līdz 1200 ° C gaisā, un arī lielāka inertā vidē, pirms mīkstināšana sākas ap 1600 °C.
Kvarca keramika ir inerta pret lielāko daļu skābju, ieskaitot sālsskābi, slāpekļa, un sērskābes, SiO divu tīkla drošības dēļ, lai gan paaugstinātas temperatūras līmeņos tos apdraud fluorūdeņražskābe un cietie sārmi.
Šī ķīmiskā noturība, apvienojumā ar augstu elektrisko pretestību un ultravioleto starojumu (UV) atklātība, padara tos lieliski piemērotus pusvadītāju apstrādei, augstas temperatūras krāsnis, un optiskās sistēmas, kas pakļautas ekstremāliem apstākļiem.
2. Ražošanas procesi un mikrostrukturālā kontrole
( Caurspīdīga keramika)
2.1 Kušana, Saķepināšana, un devitrifikācijas ceļi
Kvarca keramikas ražošana ietver progresīvas termiskās apstrādes metodes, kas izstrādātas, lai aizsargātu tīrību, vienlaikus panākot vēlamo biezumu un mikrostruktūru.
Viena izplatīta pieeja ir augstas tīrības pakāpes kvarca smilšu elektriskā loka kausēšana, kam seko kontrolēta dzesēšana, lai izveidotu integrētus kvarca lietņus, ko pēc tam var apstrādāt elementos.
Saķepinātai kvarca keramikai, submikronu kvarca pulveri tiek saspiesti, izmantojot izostatisku stumšanu, un saķepināti temperatūrā starp 1100 ° C un 1400 °C, parasti ar nelielām sastāvdaļām, lai veicinātu blīvēšanu, neizraisot pārāk lielu graudu attīstību vai stadijas izmaiņas.
Būtisks šķērslis apstrādē ir izvairīties no devitrifikācijas– metastabila silīcija stikla spontāna kondensācija tieši kristobalīta vai tridimīta stadijās– kas var apdraudēt termiskā trieciena pretestību sakarā ar tilpuma izmaiņām posmu maiņas laikā.
Ražotāji izmanto īpašu temperatūras līmeņa kontroli, ātri gaisa kondicionēšanas cikli, un dopantus, piemēram, boru vai titānu, lai novērstu nevēlamu kondensāciju un saglabātu drošu amorfu vai smalkgraudainu mikrostruktūru.
2.2 Piedevu ražošana un gandrīz neto formas izgatavošana
Jaunākie sasniegumi keramikas piedevu ražošanā (AM), īpaši stereolitogrāfija (SHANTY PILSĒTA) un saistvielu strūklu, faktiski ir atļāvuši konstruēt sarežģītas kvarca keramikas detaļas ar augstu ģeometrisko precizitāti.
Šajās procedūrās, silīcija dioksīda nanodaļiņas tiek aizturētas gaismjutīgā materiālā vai selektīvi saistītas pa slānim, izpildīts, atdalot un augstas temperatūras saķepināšanu, lai panāktu pilnīgu blīvēšanu.
Šī pieeja samazina produktu atkritumus un ļauj izveidot sarežģītas ģeometrijas– piemēram, šķidruma kanāli, optiskie dobumi, vai siltās siltummaiņa sastāvdaļas– kas ir izaicinoši vai grūti sasniedzami ar standarta apstrādi.
Pēcapstrādes metodes, kas sastāv no ķīmisko tvaiku infiltrācijas (CVI) vai sol-gēla apdare, laiku pa laikam tiek uzklātas uz drošas virsmas porainības un uzlabo mehānisko un ekoloģisko izturību.
Šie sasniegumi palielina kvarca keramikas pielietojumu mikroelektromehāniskajās sistēmās (MEMS), Lab-on-a-Chp instrumenti, un pielāgoti augstas temperatūras ķermeņi.
3. Noderīgas īpašības un efektivitāte ekstremālos apstākļos
3.1 Optiskā caurspīdīgums un dielektriskie paradumi
Kvarca keramika izstāda īpašas optiskās mājas, ieskaitot augstu caurlaidību ultravioletajā starā, pamanāms, un gandrīz infrasarkanais spektrs (no ~ 180 nm līdz 2500 nm), padarot tos ļoti svarīgus UV litogrāfijā, lāzera sistēmas, un kosmosa optika.
Šī atvērtība rodas tāpēc, ka UV redzamajā masīvā nav elektronisku joslas spraugas pāreju un ļoti maza izkliede homogenitātes un zemas porainības rezultātā..
Turklāt, viņiem ir lieliskas dielektriskās ēkas, ar zemu dielektrisko konstanti (~ 3.8 plkst 1 MHz) un ļoti mazi dielektriskie zudumi, ļaujot tos izmantot kā ekranēšanas elementus augstfrekvences un lieljaudas digitālajās sistēmās, piemēram, radara viļņvadi un plazmas reaktori.
To spēja uzturēt elektrisko izolāciju paaugstinātas temperatūras līmeņos labāk uzlabo nepieciešamo elektriskās vides integritāti.
3.2 Mehāniskās darbības un ilgstoša izturība
Neskatoties uz to augsto trauslumu– izplatīta porcelāna kvalitāte– kvarca porcelāns demonstrē izcilu mehānisko izturību (lieces izturība līdz 100 MPa) un izcila šļūdes pretestība augstās temperatūrās.
Viņu stingrība (ap 5.5– 6.5 pēc Mosa skalas) nodrošina izturību pret virsmas laukuma nodilumu, lai gan ārstēšana ir jāveic visā darbības laikā, lai novērstu bojājumus vai dalītu izplatīšanos virsmas problēmu dēļ.
Ekoloģiskā izturība ir papildu būtiska priekšrocība: kvarca porcelāns putekļsūcējā neizplūst dramatiski, pretoties radiācijas bojājumiem, un saglabāt izmēru drošību, ilgstoši pakļaujoties termiskai cikliskumam un ķīmiskiem iestatījumiem.
Tas padara tos par iecienītākajiem produktiem pusvadītāju ražošanas kamerās, kosmosa sensori, un kodolierīces, kur jāsamazina piesārņojums un atteice.
4. Rūpnieciskais, Zinātniski, un topošie tehniskie pielietojumi
4.1 Pusvadītāju un fotoelementu ražošanas risinājumi
Pusvadītāju rūpniecībā, kvarca porcelāns ir visuresošs vafeļu apstrādes instrumentos, ieskaitot apkures sistēmas caurules, zvaniņu burkas, susceptori, un dušas galvas, ko izmanto ķīmiskajā tvaiku pārklāšanā (CVD) un plazmas kodināšana.
To tīrība aizsargā pret silīcija plātņu metāla piesārņojumu, savukārt to termiskā drošība nodrošina vienmērīgu temperatūras sadalījumu visās augstas temperatūras apstrādes darbībās.
Fotoelementu vai pv ražošanā, kvarca komponentus izmanto difūzijas sildītājos un atlaidināšanas sistēmās saules bateriju ražošanai, kur nemainīgi siltuma rādītāji un ķīmiskā inerce ir būtiski lielai atdevei un efektivitātei.
Nepieciešamība pēc lielākām vafelēm un lielāka caurlaidspēja faktiski ir veicinājusi īpaši lielu kvarca keramikas konstrukciju izstrādi ar palielinātu viendabīgumu un samazinātu defektu biezumu..
4.2 Aviācija, Aizsardzība, un kvantu moderno tehnoloģiju asimilācija
Papildus rūpnieciskajai apstrādei, kvarca porcelānu izmanto kosmosa lietojumos, piemēram, raķešu atbalsta logos, infrasarkanie kupoli, un automobiļu daļas, kas tiek izmantotas atkārtoti, pateicoties to spējai izturēt ārkārtējus termiskos gradientus un aerodinamisko spriegumu.
Aizsardzības sistēmās, to atvērtība radara un mikroviļņu frekvencēm padara tos piemērotus anteniem un sensoru korpusiem.
Pavisam nesen, kvarca keramika faktiski ir atradusi pienākumus kvantu inovācijās, kur ir nepieciešama īpaši zema termiskā izplešanās un augsta saderība ar putekļu sūcēju precīzam optiskam zobu kariesam, atomu nozvejas, un supravadošās kubitu telpas.
To spēja samazināt termisko novirzi nodrošina ilgu saprotamības laiku un augstu mērījumu precizitāti kvantu datoros un sensoru sistēmās..
Kopsavilkumā, kvarca porcelāns ir augstas veiktspējas izstrādājumu kurss, kas savieno tukšumu starp standarta porcelānu un specializētajām glāzēm.
To nepārspējamā termiskās stabilitātes kombinācija, ķīmiskā inerce, optiskā caurspīdīgums, un elektriskā izolācija ļauj modernām tehnoloģijām darboties temperatūras līmeņa robežās, tīrība, un precizitāte.
Ražošanas paņēmieniem attīstoties un pieaugot nepieciešamībai pēc materiāliem, kas spēj izturēt arvien ekstremālos apstākļus, kvarca keramika arī turpmāk pildīs pamatfunkciju pirms pusvadītāja laika, jauda, aviācija, un kvantu sistēmas.
5. Piegādātājs
Advanced Ceramics dibināta oktobrī 17, 2012, ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas nodarbojas ar pētniecību un attīstību, ražošanu, apstrāde, keramikas materiālu un izstrādājumu pārdošana un tehniskie pakalpojumi. Mūsu produkti ietver, bet ne tikai, bora karbīda keramikas izstrādājumus, Bora nitrīda keramikas izstrādājumi, Silīcija karbīda keramikas izstrādājumi, Silīcija nitrīda keramikas izstrādājumi, Cirkonija dioksīda keramikas izstrādājumi, utt. Ja jūs interesē, lūdzu, sazinieties ar mums.([email protected])
Tagi: Caurspīdīga keramika, keramikas trauks, keramikas cauruļvadi
Visi raksti un bildes ir no interneta. Ja ir kādas autortiesību problēmas, lūdzu, savlaicīgi sazinieties ar mums, lai dzēstu.
Jautājiet mums