1. Osnovna sestava in arhitekturne značilnosti kremenčeve keramike
1.1 Kemijska čistost in sprememba iz kristalnega v amorfnega
(Kvarčna keramika)
Kvarčni porcelan, imenovan tudi spojeni silicijev dioksid ali integrirani kremen, so razred visoko zmogljivih nenaravnih izdelkov, pridobljenih iz silicijevega dioksida (SiO DVA) v svoji ultra čisti, nekristalni (amorfen) prijazen.
Za razliko od običajne keramike, ki temelji na polikristalnem ogrodju, kvarčni porcelan se razlikuje po popolni odsotnosti meja zrnatosti zaradi njihovega leska, izotropna mreža SiO ₄ tetraedrov, povezanih v tridimenzionalno poljubno mrežo.
Ta amorfni okvir se doseže z visokotemperaturnim taljenjem naravnih kristalov kremena ali sintetičnih predhodnikov silicijevega dioksida, se drži s hitrim ohlajanjem, da se zaustavi nastajanje.
Nastali izdelek običajno vključuje nad 99.9% SiO ₂, s sledmi onesnaževal, kot so alkalna jekla (To ⁺, K⁺), aluminij, in železo vzdržuje ravni delcev na milijon za zaščito optične čistosti, električna upornost, in toplotno učinkovitost.
Pomanjkanje reda na velike razdalje odpravlja anizotropna dejanja, izdelava kvarčne keramike dimenzijsko stabilna in mehansko dosledna v vseh navodilih– bistvena prednost pri natančnih aplikacijah.
1.2 Toplotno obnašanje in odpornost na toplotni udar
Med najbolj specifičnimi funkcijami kremenčeve keramike je njihov izjemno nizek koeficient toplotnega raztezanja (CTE), običajno okoli 0.55 × 10 ⁻⁶/ K med 20 ° C in 300 ° C.
Ta skoraj nična rast izhaja iz prožnega Si– O– Vezni koti Si v amorfni mreži, ki se lahko prilagodi toplotni obremenitvi brez poškodb, omogoča, da izdelek prenese hitre prilagoditve temperaturnih nivojev, ki bi zagotovo počili tradicionalni porcelan ali jeklo.
Kvarčna keramika lahko prenese močne toplotne šoke 1000 ° C, kot je neposredna potopitev v vodo po segrevanju na vroče temperaturne nivoje, brez lomljenja ali lomljenja.
Zaradi te zgradbe so pomembni pri nastavitvah, vključno s ponavljajočimi se cikli ogrevanja in ohlajanja, kot so ogrevalni sistemi za obdelavo polprevodnikov, letalski elementi, in sistemi visoko intenzivnih luči.
Poleg tega, kvarčna keramika ohranja arhitekturno poštenost do temperaturnih nivojev približno 1100 °C v kontinuirni raztopini, z začasno odpornostjo proti neposredni izpostavljenosti 1600 °C v inertnih okoljih.
( Kvarčna keramika)
Pretekla odpornost na toplotne udarce, imajo visoke temperature mehčanja (~ 1600 ° C )in izjemna odpornost na devitrifikacijo– čeprav dolgotrajna neposredna izpostavljenost 1200 °C lahko začne površinsko tvorbo prav v kristobalit, ki lahko ogrozi mehansko trdnost zaradi prilagajanja količine med faznimi premiki.
2. Optični, Električni, in kemične lastnosti opreme iz taljenega silicijevega dioksida
2.1 Širokopasovna preglednost in fotonske aplikacije
Kvarčna keramika je znana po izjemnem optičnem prenosu v velikem srhljivem nizu, podaljševanje od globokega ultravijoličnega (UV) pri ~ 180 nm do bližnjega infrardečega (IN) pri ~ 2500 nm.
To odprtost omogočata pomanjkanje nečistoč in homogenost amorfne mreže, kar zmanjša širjenje in absorpcijo svetlobe.
Sintetični spojeni silicijev dioksid visoke čistosti, nastane s plamensko hidrolizo silicijevih kloridov, dosega tudi višjo UV-prepustnost in se uporablja v pomembnih aplikacijah, kot je optika excimer laserja, fotolitografske leče, in vesoljski teleskopi.
Visoka meja laserske poškodbe materiala– odporen na zlom pod ekstremnim pulznim laserskim obsevanjem– zaradi česar je popoln za visokoenergetske laserske sisteme, ki se uporabljajo v kombinaciji raziskav in komercialne obdelave.
Dodatno, njegova nizka avtofluorescenca in odpornost na sevanje zagotavljata zanesljivost v kliničnih instrumentih, sestavljen iz spektrometrov, Sistemi za UV obdelavo, in orodja za jedrsko sledenje.
2.2 Dielektrična zmogljivost in kemična inertnost
Z električnega vidika, kvarčni porcelani so izjemni izolatorji s količinsko upornostjo, ki presega 10 ¹⁸ Ω · centimetrov pri temperaturi prostora in dielektrični konstanti približno 3.8 pri 1 MHz.
Njihov zmanjšan tangens dielektrične izgube (tan δ < 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.
Te zgradbe ostanejo varne v širokem razponu temperatur, za razliko od številnih polimerov ali standardnega porcelana, ki električno oslabijo pod toplotnim stresom in tesnobo.
Kemično, kremenčev porcelan izkazuje izjemno inertnost na večino kislin, ki sestoji iz klorovodikove, dušikov, in žveplove kisline, zaradi stabilnosti Si– O vez.
Kljub temu, so občutljivi na napad fluorovodikove kisline (HF) in trdne antacide, kot je vroč natrijev hidroksid, ki poškodujejo Si– O– Si omrežje.
Ta zahtevna reaktivnost se uporablja pri postopkih mikrofabrikacije, kjer je potrebno nadzorovano jedkanje integriranega silicijevega dioksida..
V agresivnih poslovnih okoljih– kot je ravnanje s kemikalijami, polprevodniške mokre klopi, in ravnanje s tekočinami visoke čistosti– kvarčna keramika deluje kot obloge, očala za ogled, in komponente reaktorja, kjer je treba zmanjšati kontaminacijo.
3. Proizvodni procesi in geometrijsko inženirstvo kremenčevih keramičnih elementov
3.1 Strategije odmrzovanja in oblikovanja
Proizvodnja kvarčne keramike vključuje številne specializirane pristope taljenja, vsak je prilagojen posebnim zahtevam glede čistosti in uporabe.
Taljenje z električnim oblokom uporablja kremenčev pesek visoke čistosti, odmrznjen v vodno hlajenem bakrenem lončku pod vakuumom ali inertnim plinom, ustvarjanje velikih krogel ali cevi z odličnimi toplotnimi in mehanskimi lastnostmi za stanovanja ali komercialne namene.
Plamenska mešanica, ali zgorevalna sinteza, vključuje sežiganje silicijevega tetraklorida (SiCl ₄) v ognju vodik-kisik, prenos finih drobcev silicijevega dioksida, ki se sintrajo v prozorno predobliko– ta pristop daje najvišjo optično visoko kakovost in se uporablja za sintetični spojeni silicijev dioksid.
Taljenje plazme uporablja drugačen potek, zagotavlja ultra visoke temperaturne ravni in obdelavo brez kontaminacije za posebne nišne aplikacije v vesolju in za zaščito.
Ko se stopi, kremenčevo keramiko je mogoče oblikovati z natančnim litjem, centrifugalno razvijanje (za cevi), ali CNC obdelava predsintranih prostorov.
Zaradi njihove krhkosti, strojna obdelava zahteva diamantna orodja in skrben nadzor za preprečevanje mikrorazpok.
3.2 Natančna izdelava in dokončanje površin
Kvarčne keramične komponente so pogosto narejene neposredno v zapletene geometrije, kot so lončki, cevi, palice, okna, in prilagojeni izolatorji za polprevodnike, sončna, in laserski sektorji.
Dimenzijska natančnost je kritična, zlasti v proizvodnji polprevodnikov, kjer morajo kremenčevi sprejemniki in zvončasti vsebniki ohraniti natančno postavitev in toplotno harmonijo.
Površinsko dokončanje ima bistveno vlogo pri učinkovitosti; polirane površine zmanjšajo sipanje svetlobe v optičnih komponentah in zmanjšajo mesta nukleacije za devitrifikacijo pri visokotemperaturnih aplikacijah.
Graviranje s pufriranimi HF raztopinami lahko ustvari uravnan videz površine ali se znebi poškodovanih plasti po strojni obdelavi.
Za ultra-visok sesalnik (UHV) sistemi, kremenčev porcelan očistimo in spečemo, da se znebimo površinsko adsorbiranih plinov, zagotavljanje mejnega izpuščanja plinov in združljivost z občutljivimi postopki, kot je epitaksija z molekularnim žarkom svetlobe (MBE).
4. Industrijska in znanstvena uporaba kremenčeve keramike
4.1 Vloga v proizvodnji polprevodnikov in fotovoltaike
Kvarčna keramika je temeljni material pri izdelavi vgrajenih vezij in sončnih celic, kjer delujejo kot cevi za peč, vodna plovila iz rezin (susceptorji), in difuzijske komore.
Njihova sposobnost zadrževanja toplote pri oksidaciji, znižanje, ali inertne atmosfere– v kombinaciji z zmanjšano kovinsko kontaminacijo– omogoča določeno čistost postopka in izkoristek.
Pri kemičnem naparjevanju (KVB) ali toplotna oksidacija, kvarčni elementi ohranjajo dimenzijsko stabilnost in so odporni proti zvijanju, ščiti pred poškodbami rezin in neravnovesjem.
Pri sončni proizvodnji, kremenčevi lončki se uporabljajo za ekspandiranje ingotov monokristalnega silicija s postopkom Czochralski, kjer njihova čistost neposredno vpliva na električno vrhunsko kakovost zadnjih sončnih celic.
4.2 Uporaba v luči, Aerospace, in analitični instrumenti
Pri izcedku visoke intenzivnosti (HID) svetilke in sistemi za UV sterilizacijo, kremenčeve keramične ovojnice so sestavljene iz plazemskih lokov pri temperaturnih nivojih, ki presegajo 1000 °C, medtem ko učinkovito prepušča UV in opazno svetlobo.
Njihova odpornost na toplotne udarce ščiti pred okvarami med cikli hitrega vžiga in zapiranja.
V letalstvu, kvarčna keramika se uporablja v radarskih oknih, nepremičnine senzorske enote, in sistemi toplotne zaščite zaradi njihove zmanjšane dielektrične konstante, visoko razmerje med trdnostjo in gostoto, in varnost pri aerotermičnih obremenitvah.
V analizni kemiji in življenjskih znanstvenih raziskavah, v plinski kromatografiji so potrebne spojene silicijeve žile (GC) in kapilarna elektroforeza (CE), kjer površinska inertnost ustavi adsorpcijo vzorca in zagotavlja natančno ločitev.
Nadalje, mikrotehtnice s kristalom kvarca (QCM), ki so odvisne od piezoelektričnih bivalnih lastnosti kristalnega kremena (razlikuje od spojenega silicijevega dioksida), uporabite kvarčni porcelan kot zaščitna ohišja in pomoč pri zaščiti v aplikacijah za zaznavanje mase v realnem času.
Za zaključek, kremenčeva keramika predstavlja edinstveno križišče visoke toplotne odpornosti, optična odprtost, in kemična čistost.
Njihov amorfni okvir in spletna vsebina z visoko vsebnostjo SiO2 omogočata učinkovitost v atmosferah, kjer standardni materiali prenehajo delovati, iz osrčja polprevodniških tovarn na stran območja.
Z napredkom tehnologije proti višjim temperaturnim nivojem, boljša natančnost, in čistejše postopke, kremenčev porcelan bo še naprej deloval kot ključni dejavnik napredka v znanosti in na trgu.
Distributer
Advanced Ceramics ustanovljeno oktobra 17, 2012, je visokotehnološko podjetje, zavezano raziskavam in razvoju, proizvodnja, predelava, prodaja in tehnične storitve keramičnih sorodnih materialov in izdelkov. Naši izdelki vključujejo keramične izdelke iz borovega karbida, vendar niso omejeni nanje, Keramični izdelki iz borovega nitrida, Keramični izdelki iz silicijevega karbida, Keramični izdelki iz silicijevega nitrida, Keramični izdelki iz cirkonijevega dioksida, itd. Če te zanima, vas prosimo, da nas kontaktirate.([email protected])
Oznake: Kvarčna keramika, keramična posoda, keramične cevi
Vsi članki in slike so iz interneta. Če obstajajo težave z avtorskimi pravicami, za brisanje nas pravočasno kontaktirajte.
Povprašajte nas