Les céramiques avancées se distinguent par de nombreuses propriétés. Elles possèdent des qualités mécaniques, acoustiques, optiques, thermiques, électriques et biologiques. Elles sont utilisées dans des domaines technologiques de pointe comme l'aérospatiale, l'électronique et la biomédecine. Elles sont également utilisées dans la fabrication de pointe. Il existe de nombreux types de céramiques avancées. Chaque type a ses propres caractéristiques. Par exemple, les céramiques d'alumine résistent à l'oxydation. Les céramiques en nitrure de silicium sont solides et résistent à la corrosion électrique. Les céramiques en oxyde de zirconium sont résistantes et biocompatibles.
Alumine de haute pureté
L'alumine de haute pureté (4N et plus) présente de nombreux avantages. Elle est très pure, dure et solide. Elle résiste aux températures élevées et à l'usure. Elle possède également une bonne isolation et une bonne stabilité chimique Propriétés. Son retrait à haute température est modéré. Il a de bonnes performances de frittage. Ses propriétés sont meilleures que celles de la poudre d'alumine ordinaire. Elles sont optiques, électriques, magnétiques, thermiques et mécaniques. C'est un matériau de premier ordre et de grande valeur. Il est largement utilisé dans l'industrie chimique moderne. L'alumine de haute pureté est un produit d'alumine de haute performance. Il est largement utilisé dans les industries de haute technologie. Il s'agit notamment des matériaux fluorescents, des céramiques transparentes, des appareils électroniques, des nouvelles énergies, des matériaux catalytiques et de l'aérospatiale.
Les céramiques transparentes à base d'alumine de haute pureté ont une bonne transmission de la lumière. Elles surpassent également les céramiques opaques en termes de propriétés mécaniques, optiques, thermiques et électriques. Les substrats en céramique d'alumine sont les plus utilisés dans l'électronique actuelle. Ils constituent les matériaux de base des puces de circuits intégrés. L'alumine de haute pureté, utilisée dans les substrats en céramique, a des utilisations haut de gamme. Il s'agit notamment des composants de précision pour les équipements semi-conducteurs. Ces céramiques ont des exigences de performance plus strictes que les céramiques fines générales.
La partie abrasive du liquide de polissage est cruciale. L'alumine de haute pureté est idéale pour cela. Avec l'essor de l'industrie des semi-conducteurs en carbure de silicium, nous devons désormais utiliser de l'alumine ultrafine de haute pureté pour le polissage des semi-conducteurs.
Pierre de Bomu
La boehmite contient une eau cristalline. Sa formule est γ-Al2O3·H2O ou γ-AlOOH. C'est un type d'hydrate d'alumine.
Sa grande surface et sa grande porosité en font une matière première essentielle pour des adsorbants rapides, efficaces et réutilisables. Il conserve sa forme après un changement de phase. Sa biocompatibilité le rend utile en orthopédie et en dentisterie. Il brille en biomédecine. Son caractère ignifuge unique, son bon remplissage et sa résistance aux fuites en font un matériau largement utilisé dans les stratifiés cuivrés ultra-minces et à hautes performances. Sa structure rhombique stable et ses groupes hydroxyles à haute densité en surface permettent une modification par divers groupes fonctionnels. C'est une matière première pour la fabrication de catalyseurs et de réactifs supportés coûteux.
Nitrure d'aluminium
Les puces électroniques étant de plus en plus rapides et de plus en plus petites, leur production de chaleur a explosé. Ainsi, un bon conditionnement et une meilleure dissipation de la chaleur sont désormais des obstacles au développement des dispositifs de puissance. Les matériaux céramiques ont une conductivité thermique et une résistance à la chaleur élevées. Ils ont également une résistance et une isolation élevées. Ils correspondent aux propriétés thermiques des matériaux des puces. Ils sont donc idéaux pour les substrats de conditionnement des dispositifs de puissance.
Parmi eux, le nitrure d'aluminium est le matériau céramique présentant la meilleure conductivité thermique. Sa conductivité thermique théorique peut atteindre 320 W/(m·K). Les produits commerciaux ont une conductivité thermique de 180 W à 260 W/(m·K). Cela le rend adapté aux substrats de conditionnement de puces de grande taille, à haute puissance et à forte teneur en plomb. Outre sa conductivité thermique élevée, ses excellentes propriétés comprennent également :
(1) Le coefficient de dilatation thermique (4,3×10-6/℃) correspond à celui des matériaux semi-conducteurs en silicium ((3,5~4,0)×10-6/℃) ;
(2) Bonnes propriétés mécaniques, supérieures à celles des céramiques BeO et proches de l’alumine ;
(3) Excellentes propriétés électriques, avec une résistance d’isolement extrêmement élevée et une faible perte diélectrique ;
(4) Un câblage multicouche peut être réalisé pour obtenir une densité élevée et une miniaturisation du conditionnement ;
(5) Non toxique et respectueux de l'environnement.
Nitrure de silicium
Le nitrure de silicium est actuellement principalement utilisé comme matériau céramique. Les céramiques au nitrure de silicium sont essentielles dans l'industrie, en particulier dans les domaines de haute technologie. Par exemple :
Parmi eux, les billes de roulement sont les produits en céramique au nitrure de silicium les plus utilisés. Leur production annuelle est de 30% des produits en nitrure de silicium haute performance du monde. Les billes de roulement en céramique au nitrure de silicium sont meilleures que les billes d'acier. Elles sont plus légères, peuvent résister à des températures élevées, sont autolubrifiantes et résistent à la corrosion. Leur mode de défaillance par fatigue est le même que celui des billes d'acier. Ainsi, les billes de roulement en céramique au nitrure de silicium ont de nombreuses utilisations. Elles sont utilisées dans les roulements de précision pour les machines-outils, les automobiles et les éoliennes. Elles sont également utilisées dans les roulements pétrochimiques résistants à la corrosion et aux hautes températures.
Alumine sphérique
Parmi les nombreuses poudres conductrices de chaleur, l'alumine sphérique est la plus populaire dans les applications haut de gamme. Sa conductivité thermique élevée, son facteur de remplissage élevé, son bon écoulement et son faible coût en font un matériau idéal. Son processus de production est mature et ses spécifications sont nombreuses.
Les poudres sphériques peuvent également améliorer considérablement les produits. Leur forme régulière, leur densité élevée et leur bonne fluidité sont essentielles. Les poudres sphériques Al2O3 ont une conductivité thermique. Elles sont également utilisées dans les céramiques et les supports de catalyseurs. Elles sont largement étudiées dans ces domaines.
Titanate de baryum
Le titanate de baryum (BaTiO3) est une structure perovskite de type ABO3. Depuis le 20e siècle, les céramiques à base de titanate de baryum ont d'excellentes propriétés diélectriques. Elles sont donc utilisées comme matériau diélectrique pour les condensateurs. C'est une poudre céramique électronique largement utilisée. C'est également le matériau de matrice pour la fabrication de composants électroniques. C'est pourquoi on l'appelle le « pilier de l'industrie de la céramique électronique ».
Oxyde de zirconium nanocomposite
La zircone nanocomposite est un type de zircone. Un stabilisateur peut lui permettre de conserver une phase tétragonale ou cubique à température ambiante. Les stabilisateurs sont principalement des oxydes de terres rares et des oxydes de métaux alcalino-terreux. Les premiers comprennent Y2O3 et CeO2. Les seconds sont CaO et MgO.
À mesure que la science et la technologie progressent, de nouveaux instruments et équipements à usage spécifique apparaissent. Ils doivent répondre à des exigences élevées en matière de matériaux et de fonctions des composants. La demande de matériaux nano-composites à base de zircone augmente rapidement. Leurs produits sont robustes, résistants à la chaleur, à l'usure, à la corrosion et optiquement spéciaux. La zircone stabilisée à l'yttrium est la zircone nano-composite la plus largement utilisée et la plus représentative.
Il présente une conductivité élevée des ions oxygène et de bonnes propriétés mécaniques. Il résiste à l'oxydation et à la corrosion. Il présente un coefficient de dilatation thermique élevé et une faible conductivité thermique. Il est stable et résistant à l'oxydation.
Il est largement utilisé dans les matériaux structurels et fonctionnels. Il s'agit notamment des capteurs d'oxygène, des pompes, des piles à combustible solides, des céramiques ferroélectriques et des revêtements de moteurs d'avions.
Carbure de silicium de haute pureté
Les matériaux en carbure de silicium se répartissent en deux catégories : les céramiques et les monocristaux. En tant que matériau céramique, sa pureté n'est pas très importante dans les applications générales. Mais, elle doit être élevée dans des cas particuliers. Par exemple, il est utilisé comme composant de précision dans les équipements semi-conducteurs, comme les machines de lithographie. Cela permet d'éviter d'affecter la pureté des plaquettes de silicium.
Cependant, les propriétés du SiC rendent difficile la croissance de monocristaux. Cela est principalement dû au fait qu'à pression normale, il n'existe pas de phase liquide avec un rapport Si:C de 1:1. Les méthodes matures de l'industrie des semi-conducteurs traditionnels ne permettent pas de le faire pousser. Ces méthodes comprennent les méthodes de tirage direct et de chute de creuset. Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont travaillé dur pour trouver des moyens de fabriquer des cristaux de SiC de haute qualité, de grande taille et bon marché. Les méthodes les plus populaires sont le PVT, la méthode en phase liquide et le dépôt chimique en phase vapeur à haute température.