Las cerámicas avanzadas destacan por sus numerosas propiedades. Tienen cualidades mecánicas, acústicas, ópticas, térmicas, eléctricas y biológicas. Se utilizan en campos de alta tecnología como la industria aeroespacial, la electrónica y la biomedicina. También se utilizan en la fabricación avanzada. Existen muchos tipos de cerámicas avanzadas y cada uno tiene sus propias características. Por ejemplo, las cerámicas de alúmina resisten la oxidación. Las cerámicas de nitruro de silicio son fuertes y resisten la corrosión eléctrica. Las cerámicas de óxido de circonio son resistentes y biocompatibles.
Alúmina de alta pureza
La alúmina de alta pureza (4N y superior) tiene muchas ventajas. Es muy pura, dura y resistente. Resiste altas temperaturas y desgaste. También tiene un buen aislamiento y es estable. químico Propiedades. Su contracción a alta temperatura es moderada. Tiene un buen rendimiento de sinterización. Sus propiedades son mejores que las del polvo de alúmina regular. Son ópticas, eléctricas, magnéticas, térmicas y mecánicas. Es un material de alto valor y de gran utilidad. Tiene un amplio uso en la industria química moderna. La alúmina de alta pureza es un producto de alúmina de alto rendimiento de primera calidad. Se utiliza ampliamente en industrias de alta tecnología. Estas incluyen materiales fluorescentes, cerámicas transparentes, dispositivos electrónicos, nuevas energías, materiales catalíticos y aeroespacial.
Las cerámicas transparentes de alúmina de alta pureza tienen una buena transmisión de luz. También superan a las cerámicas opacas en propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas. Los sustratos cerámicos de alúmina son los más utilizados en la electrónica actual. Son los materiales básicos para los chips de circuitos integrados. La alúmina de alta pureza, utilizada en sustratos cerámicos, tiene usos de alta gama. Estos incluyen componentes de precisión para equipos semiconductores. Estas cerámicas tienen requisitos de rendimiento más estrictos que las cerámicas finas generales.
La parte abrasiva del líquido de pulido es crucial. La alúmina de alta pureza es ideal para ello. Con el auge de la industria de semiconductores de carburo de silicio, ahora debemos utilizar alúmina ultrafina de alta pureza para el pulido de semiconductores.
Piedra de Bomu
La boehmita contiene un cristal de agua. Su fórmula es γ-Al2O3·H2O o γ-AlOOH. Es un tipo de hidrato de alúmina.
Su gran área superficial y gran porosidad lo convierten en una materia prima clave para adsorbentes rápidos, eficientes y reutilizables. Mantiene su forma después de un cambio de fase. Su biocompatibilidad lo hace útil en ortopedia y odontología. Brilla en biomedicina. Su retardancia de llama única, buen relleno y resistencia a fugas lo hacen ampliamente utilizado en laminados revestidos de cobre ultradelgados de alto rendimiento. Su estructura rómbica estable y los grupos hidroxilo de alta densidad en la superficie permiten la modificación por varios grupos funcionales. Es una materia prima para fabricar catalizadores y reactivos soportados costosos.
Nitruro de aluminio
A medida que los chips electrónicos se hacen más rápidos y más pequeños, su emisión de calor se ha disparado. Por lo tanto, el empaquetado adecuado y una mejor disipación del calor son ahora cuellos de botella en el desarrollo de dispositivos de potencia. Los materiales cerámicos tienen una alta conductividad térmica y resistencia al calor. También tienen una gran resistencia y aislamiento. Coinciden con las propiedades térmicas de los materiales de los chips. Por lo tanto, son ideales para los sustratos de empaquetado de dispositivos de potencia.
Entre ellos, el nitruro de aluminio es el material cerámico con la mejor conductividad térmica. Su conductividad térmica teórica puede alcanzar los 320 W/(m·K). Los productos comerciales tienen una conductividad térmica de 180 W a 260 W/(m·K). Esto lo hace adecuado para sustratos de encapsulado de chips de gran tamaño, alto contenido de plomo y alta potencia. Además de su alta conductividad térmica, sus excelentes propiedades también incluyen:
(1) El coeficiente de expansión térmica (4,3×10-6/℃) coincide con el de los materiales de silicio semiconductor ((3,5~4,0)×10-6/℃);
(2) Buenas propiedades mecánicas, superiores a las de la cerámica BeO y cercanas a la alúmina;
(3) Excelentes propiedades eléctricas, con resistencia de aislamiento extremadamente alta y baja pérdida dieléctrica;
(4) Se puede realizar un cableado multicapa para lograr una alta densidad y miniaturización del embalaje;
(5) No tóxico y respetuoso con el medio ambiente.
Nitruro de silicio
El nitruro de silicio se utiliza actualmente principalmente como material cerámico. Las cerámicas de nitruro de silicio son vitales en la industria, especialmente en los campos de alta tecnología. Por ejemplo:
De ellos, las bolas de cojinetes son los productos cerámicos de nitruro de silicio más utilizados. Su producción anual es de 30% de los productos de nitruro de silicio de alto rendimiento del mundo. Las bolas de cojinetes cerámicos de nitruro de silicio son mejores que las bolas de acero. Son más ligeras, pueden soportar altas temperaturas, son autolubricantes y resisten la corrosión. Su modo de falla por fatiga es el mismo que el de las bolas de acero. Por lo tanto, las bolas de cojinetes cerámicos de nitruro de silicio tienen muchos usos. Se encuentran en cojinetes de precisión para máquinas herramienta, automóviles y turbinas eólicas. También se encuentran en cojinetes petroquímicos resistentes a la corrosión y a altas temperaturas.
Alúmina esférica
De los muchos polvos conductores térmicos, la alúmina esférica es la más popular en aplicaciones de alta gama. Su alta conductividad térmica, alto factor de llenado, buena fluidez y bajo costo la hacen ideal. Tiene un proceso de producción maduro y muchas especificaciones.
Además, los polvos esféricos pueden mejorar enormemente los productos. Su forma regular, alta densidad y buena fluidez son clave. Los polvos esféricos de Al2O3 tienen conductividad térmica. También se utilizan en cerámicas y portadores de catalizadores. Se estudian ampliamente en esos campos.
Titanato de bario
El titanato de bario (BaTiO3) es una estructura de perovskita de tipo ABO3. Desde el siglo XX, la cerámica de titanato de bario tiene excelentes propiedades dieléctricas, por lo que se utiliza como material dieléctrico para condensadores. Es un polvo cerámico electrónico muy utilizado. También es el material matriz para fabricar componentes electrónicos, por lo que se le denomina el “pilar de la industria cerámica electrónica”.
Óxido de circonio nanocompuesto
La zirconia nanocompuesta es un tipo de zirconia. Un estabilizador puede hacer que mantenga una fase tetragonal o cúbica a temperatura ambiente. Los estabilizadores son principalmente óxidos de tierras raras y óxidos de metales alcalinotérreos. Los primeros incluyen Y2O3 y CeO2. Los segundos son CaO y MgO.
A medida que la ciencia y la tecnología avanzan, surgen nuevos instrumentos y equipos de uso especial que deben satisfacer altas demandas de materiales y funciones de los componentes. Existe una demanda en rápido crecimiento de materiales de zirconio nanocompuesto. Sus productos son resistentes, resistentes al calor, al desgaste, a la corrosión y ópticamente especiales. El zirconio estabilizado con itrio es el zirconio nanocompuesto más utilizado y más representativo.
Tiene una alta conductividad de iones de oxígeno y buenas propiedades mecánicas. Resiste la oxidación y la corrosión. Tiene un alto coeficiente de expansión térmica y baja conductividad térmica. Es estable y resistente a la oxidación.
Se utiliza ampliamente en materiales estructurales y funcionales, como sensores de oxígeno, bombas, celdas de combustible sólido, cerámicas ferroeléctricas y recubrimientos de motores de aeronaves.
Carburo de silicio de alta pureza
Los materiales de carburo de silicio se dividen en dos categorías: cerámicas y monocristales. Como material cerámico, su pureza no es muy importante en aplicaciones generales, pero debe ser alta en casos especiales. Por ejemplo, se utiliza como componente de precisión en equipos de semiconductores, como máquinas de litografía. Esto es para evitar que se afecte la pureza de las obleas de silicio.
Sin embargo, las propiedades del SiC dificultan el crecimiento de cristales individuales. Esto se debe principalmente a que, a presión normal, no hay una fase líquida con una relación Si:C de 1:1. Los métodos maduros de la industria de semiconductores convencionales no pueden hacerlo crecer. Estos métodos incluyen los métodos de extracción y caída directa en crisol. Para resolver esto, los científicos han trabajado arduamente para encontrar formas de hacer cristales de SiC de alta calidad, grandes y baratos. Los métodos más populares son la PVT, el método de fase líquida y la deposición química en fase de vapor a alta temperatura.