1. Základné zloženie a architektonické atribúty kremennej keramiky
1.1 Chemická čistota a kryštalická až amorfná zmena
(Kremenná keramika)
Kremenné porcelány, tiež nazývaný zlúčený oxid kremičitý alebo integrovaný kremeň, sú triedou vysokovýkonných nie prírodných produktov pochádzajúcich z oxidu kremičitého (SiO DVA) vo svojej ultra čistote, nekryštalický (amorfný) druh.
Na rozdiel od bežnej keramiky, ktorá sa spolieha na polykryštalické konštrukcie, kremenné porcelány sa vyznačujú úplnou absenciou hraníc zrnitosti v dôsledku ich lesku, izotropná sieť SiO ₄ tetraedrov susediacich v trojrozmernej ľubovoľnej sieti.
Táto amorfná štruktúra sa dosahuje vysokoteplotným tavením prírodných kryštálov kremeňa alebo syntetických prekurzorov oxidu kremičitého, priľne rýchlym ochladením na zastavenie tvorby.
Výsledný produkt zvyčajne obsahuje nad 99.9% SiO₂, so stopovými znečisťujúcimi látkami, ako sú alkalické ocele (To ⁺, K ⁺), hliník, a železo udržiavané na úrovni dielov na milión na ochranu optickej čistoty, elektrický odpor, a tepelná účinnosť.
Nedostatok poriadku na veľké vzdialenosti eliminuje anizotropné akcie, vytvorenie kremennej keramiky rozmerovo stabilnej a mechanicky konzistentnej vo všetkých pokynoch– zásadná výhoda v aplikáciách s presnosťou.
1.2 Tepelné správanie a odolnosť voči tepelnému šoku
Medzi najšpecifickejšie funkcie kremennej keramiky patrí jej mimoriadne nízky koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE), normálne okolo 0.55 × 10 ⁻⁶/K medzi 20 °C a 300 °C.
Tento takmer nulový rast vzniká z flexibilného Si– O– Si väzbové uhly v amorfnej sieti, ktorý sa pri tepelnom namáhaní dokáže prispôsobiť bez poškodenia, čo umožňuje, aby výrobok odolal rýchlym teplotným zmenám, ktoré by určite popraskali tradičné porcelány alebo ocele.
Kremenná keramika dokáže vydržať neprekonateľné tepelné šoky 1000 °C, ako je priame ponorenie do vody po zahriatí na zahriate teplotné úrovne, bez lámania alebo odlupovania.
Táto budova ich robí dôležitými v nastaveniach vrátane opakovaných cyklov vykurovania a ochladzovania, ako sú vykurovacie systémy na spracovanie polovodičov, letecké prvky, a systémy osvetlenia s vysokou intenzitou.
Okrem toho, kremenná keramika udržuje architektonickú poctivosť až do teplotných úrovní zhruba 1100 °C v kontinuálnom roztoku, s blížiacou sa dočasnou odolnosťou voči priamej expozícii 1600 ° C v inertnom prostredí.
( Kremenná keramika)
Minulá odolnosť voči tepelným šokom, vykazujú vysoké úrovne teploty mäknutia (~ 1600 °C )a vynikajúca odolnosť voči devitrifikácii– aj keď dlhodobé priame vystavenie skončilo 1200 ° C môže naštartovať tvorbu povrchu priamo do cristobalitu, čo môže ohroziť mechanickú pevnosť v dôsledku úprav množstva počas fázových posunov.
2. Optické, Elektrické, a chemické vlastnosti zariadení z taveného kremíka
2.1 Širokopásmová transparentnosť a fotonické aplikácie
Kremenná keramika je známa svojim vynikajúcim optickým prenosom cez veľké strašidelné pole, predĺženie z hlbokého ultrafialového žiarenia (UV) pri ~ 180 nm do blízkej infračervenej oblasti (A) pri ~ 2500 nm.
Táto otvorenosť je umožnená nedostatkom nečistôt a homogenitou amorfnej siete, čo minimalizuje šírenie a absorpciu svetla.
Vysoko čistý syntetický zlúčený oxid kremičitý, generované plameňovou hydrolýzou chloridov kremíka, dosahuje aj vyššiu priepustnosť UV žiarenia a využíva sa v dôležitých aplikáciách, ako je excimerová laserová optika, fotolitografické šošovky, a vesmírne teleskopy.
Vysoký limit poškodenia materiálu laserom– odolný proti rozpadu pri extrémnom pulznom laserovom žiarení– je ideálny pre vysokoenergetické laserové systémy používané v kombinovanom výskume a komerčnom obrábaní.
Okrem toho, jeho nízka autofluorescencia a odolnosť voči žiareniu zaručujú spoľahlivosť v klinickom prístrojovom vybavení, pozostávajúce zo spektrometrov, UV systémy ošetrenia, a jadrové sledovacie nástroje.
2.2 Dielektrický výkon a chemická inertnosť
Z elektrického pohľadu, kremenné porcelány sú výnimočné izolanty s prevyšujúcim kvantitatívnym odporom 10 ¹⁸ Ω · centimetrov na úrovni priestorovej teploty a dielektrickej konštante približne 3.8 pri 1 MHz.
Ich znížená tangenta dielektrických strát (tan 5 < 0.0001) makes certain very little power dissipation in high-frequency and high-voltage applications, making them ideal for microwave home windows, radar domes, and insulating substrates in electronic assemblies.
Tieto budovy zostávajú zabezpečené v širokom teplotnom poli, na rozdiel od mnohých polymérov alebo štandardných porcelánov, ktoré pri tepelnom strese a úzkosti elektricky oslabujú.
Chemicky, kremenný porcelán vykazuje pôsobivú inertnosť voči väčšine kyselín, pozostávajúce z chlorovodíkovej, dusičnan, a kyseliny sírovej, kvôli stabilite Si– O väzba.
Napriek tomu, sú náchylné na napadnutie kyselinou fluorovodíkovou (HF) a pevné antacidá, ako je horúci hydroxid sodný, ktoré poškodzujú Si– O– Si sieť.
Táto výrazná reaktivita sa využíva pri mikrovýrobných postupoch, kde sa vyžaduje riadené leptanie integrovaného oxidu kremičitého.
V agresívnom komerčnom prostredí– ako je manipulácia s chemikáliami, polovodičové mokré lavice, a manipuláciu s vysoko čistými kvapalinami– kremenná keramika funguje ako výstelka, pohľadové okuliare, a komponenty reaktora, kde je potrebné znížiť kontamináciu.
3. Výrobné procesy a geometrické inžinierstvo kremenných keramických prvkov
3.1 Stratégie rozmrazovania a formovania
Výroba kremennej keramiky zahŕňa množstvo špecializovaných spôsobov tavenia, každý prispôsobený konkrétnej čistote a požiadavkám aplikácie.
Tavenie elektrickým oblúkom využíva vysoko čistý kremenný piesok rozmrazený vo vodou chladenom medenom tégliku vo vákuu alebo inertnom plyne, vytváranie veľkých guľôčok alebo rúrok s vynikajúcimi tepelnými a mechanickými rezidenčnými alebo komerčnými vlastnosťami.
Zmes plameňa, alebo syntéza spaľovania, znamená spaľovanie chloridu kremičitého (SiCl 4) vo vodíkovo-kyslíkovom ohni, prenos jemných úlomkov oxidu kremičitého, ktoré sa spekajú do priehľadného predlisku– tento prístup vytvára najvyššiu optickú vysokú kvalitu a používa sa pre syntetický zlúčený oxid kremičitý.
Plazmové tavenie používa iný priebeh, poskytuje ultra vysoké teplotné úrovne a spracovanie bez kontaminácie pre špecifické aplikácie v oblasti letectva a ochrany.
Keď sa roztopí, kremenná keramika môže byť tvarovaná presným odlievaním, odstredivé vyvíjanie (pre rúrky), alebo CNC obrábanie predspekaných priestorov.
Kvôli ich krehkosti, obrábanie si vyžaduje diamantové nástroje a starostlivú kontrolu, aby sa zabránilo mikrotrhlinám.
3.2 Presnosť výroby a dokončenie plochy povrchu
Kremenné keramické komponenty sa často vyrábajú priamo do zložitých geometrií, ako sú tégliky, rúrky, tyče, okná, a prispôsobené izolátory pre polovodiče, solárne, a laserové sektory.
Rozhodujúca je rozmerová presnosť, najmä pri výrobe polovodičov, kde kremenné susceptory a zvonové nádoby potrebujú zachovať presné umiestnenie a tepelnú harmóniu.
Povrchová úprava hrá zásadnú úlohu z hľadiska účinnosti; leštené povrchy znižujú rozptyl svetla v optických komponentoch a zmenšujú nukleačné miesta pre devitrifikáciu pri vysokoteplotných aplikáciách.
Gravírovanie s pufrovanými HF roztokmi môže vytvoriť regulovaný vzhľad plochy povrchu alebo sa zbaviť poškodených vrstiev po opracovaní.
Pre ultravysoký vysávač (UHV) systémov, kremenné porcelány sa čistia a pečú, aby sa zbavili povrchovo adsorbovaných plynov, zaručujúce okrajové odplynenie a kompatibilitu s jemnými postupmi, ako je epitaxia molekulárneho lúča svetla (MBE).
4. Priemyselné a vedecké aplikácie kremennej keramiky
4.1 Úloha v polovodičovej a fotovoltaickej výrobe
Kremenná keramika je základným materiálom pri konštrukcii integrovaných obvodov a solárnych článkov, kde fungujú ako rúry pece, oblátkové plavidlá (susceptory), a difúzne komory.
Ich schopnosť odolávať teplu pri oxidácii, spúšťanie, alebo inertné atmosféry– v kombinácii so zníženým kovovým znečistením– zabezpečuje určitú čistotu procesu a výťažnosť.
Počas celej chemickej depozície pár (CVD) alebo tepelnou oxidáciou, kremenné prvky zachovávajú rozmerovú stabilitu a odolávajú deformácii, ochrana pred poškodením plátku a nerovnováhou.
V solárnej výrobe, kremenné tégliky sa používajú na expanziu ingotov monokryštalického kremíka prostredníctvom Czochralského procesu, kde ich čistota priamo ovplyvňuje elektrickú špičkovú kvalitu posledných solárnych článkov.
4.2 Použitie vo svetlách, Letectvo a kozmonautika, a analytické prístrojové vybavenie
Pri vysokointenzívnom výboji (HID) lampy a UV sterilizačné systémy, kremenné keramické obaly pozostávajú z plazmových oblúkov pri prekračujúcich teplotných úrovniach 1000 ° C a zároveň efektívne prepúšťa UV a viditeľné svetlo.
Ich odolnosť voči teplotným šokom chráni pred zlyhaním počas rýchlych cyklov zapaľovania a zatvárania.
Vo vesmíre, kremenná keramika sa používa v radarových oknách, snímacia jednotka nehnuteľností, a systémy tepelnej ochrany kvôli ich zníženej dielektrickej konštante, vysoký pomer pevnosti k hustote, a bezpečnosť pri aerotermálnej záťaži.
V analytickej chémii a vedeckých výskumoch o živote, spojené žily oxidu kremičitého sú nevyhnutné v plynovej chromatografii (GC) a kapilárna elektroforéza (CE), kde inertnosť plochy zastavuje adsorpciu vzorky a zaručuje presnú separáciu.
Ďalej, mikrováhy z kremenného kryštálu (QCM), ktoré závisia od piezoelektrických rezidenčných vlastností kryštalického kremeňa (odlišuje sa od zlúčeného oxidu kremičitého), používajte kremenný porcelán ako ochranné kryty a pomocné tieniace prostriedky v aplikáciách hromadného snímania v reálnom čase.
Na záver, kremenná keramika predstavuje jedinečnú križovatku vysokej tepelnej odolnosti, optická otvorenosť, a chemická čistota.
Ich amorfná štruktúra a vysoký obsah SiO2 umožňujú efektívnosť v atmosférach, kde štandardné materiály prestávajú fungovať, od srdca polovodičových fabrík až po stranu plochy.
Ako technologický pokrok smerom k vyšším teplotným úrovniam, lepšia presnosť, a čistejšie postupy, kremenný porcelán bude aj naďalej fungovať ako kľúčový faktor umožňujúci pokrok naprieč vedou a trhom.
Distribútor
Advanced Ceramis založená v októbri 17, 2012, je high-tech podnik zameraný na výskum a vývoj, výroby, spracovanie, predaj a technické služby keramických príbuzných materiálov a výrobkov. Naše produkty zahŕňajú okrem iného keramické produkty z karbidu bóru, Keramické výrobky z nitridu bóru, Keramické výrobky z karbidu kremíka, Keramické výrobky z nitridu kremíka, Keramické výrobky z oxidu zirkoničitého, atď. Ak máte záujem, neváhajte nás kontaktovať.([email protected])
Tagy: Kremenná keramika, keramický riad, keramické potrubie
Všetky články a obrázky sú z internetu. Ak existujú nejaké problémy s autorskými právami, kontaktujte nás včas na odstránenie.
Opýtajte sa nás