Keramik canggih memiliki banyak keunggulan. Keramik ini memiliki kualitas mekanis, akustik, optik, termal, listrik, dan biologis. Keramik ini digunakan dalam bidang teknologi canggih seperti kedirgantaraan, elektronik, dan biomedis. Keramik ini juga digunakan dalam manufaktur canggih. Ada banyak jenis keramik canggih. Setiap jenis memiliki karakteristiknya sendiri. Misalnya, keramik alumina tahan terhadap oksidasi. Keramik silikon nitrida kuat dan tahan terhadap korosi listrik. Keramik zirkonium oksida kuat dan biokompatibel.
Alumina dengan kemurnian tinggi
Alumina dengan kemurnian tinggi (4N ke atas) memiliki banyak keunggulan. Alumina sangat murni, keras, dan kuat. Alumina tahan terhadap suhu tinggi dan keausan. Alumina juga memiliki isolasi yang baik dan stabilitas yang baik. bahan kimia sifat-sifatnya. Penyusutan suhu tingginya sedang. Kinerja sinteringnya bagus. Sifat-sifatnya lebih baik daripada bubuk alumina biasa. Sifat-sifatnya optik, listrik, magnet, termal, dan mekanis. Ini adalah material bernilai tinggi. Penggunaannya luas dalam industri kimia modern. Alumina dengan kemurnian tinggi adalah produk alumina berkinerja tinggi. Alumina banyak digunakan dalam industri berteknologi tinggi. Ini termasuk material fluoresen, keramik transparan, perangkat elektronik, energi baru, material katalitik, dan kedirgantaraan.
Keramik transparan alumina dengan kemurnian tinggi memiliki daya hantar cahaya yang baik. Keramik ini juga mengungguli keramik buram dalam hal sifat mekanik, optik, termal, dan listrik. Substrat keramik alumina adalah yang paling banyak digunakan dalam elektronika masa kini. Substrat ini adalah bahan dasar untuk chip sirkuit terpadu. Alumina dengan kemurnian tinggi, yang digunakan dalam substrat keramik, memiliki kegunaan yang tinggi. Ini termasuk komponen presisi untuk peralatan semikonduktor. Keramik semacam itu memiliki persyaratan kinerja yang lebih ketat daripada keramik halus pada umumnya.
Bagian abrasif dari cairan pemoles sangatlah penting. Alumina dengan kemurnian tinggi sangat ideal untuk itu. Dengan munculnya industri semikonduktor silikon karbida, kita sekarang harus menggunakan alumina ultrafine dengan kemurnian tinggi untuk pemolesan semikonduktor.
Batu Bomu
Boehmite mengandung satu kristal air. Rumusnya adalah γ-Al2O3·H2O atau γ-AlOOH. Boehmite merupakan jenis hidrat alumina.
Luas permukaannya yang tinggi dan porositasnya yang besar menjadikannya bahan baku utama untuk penyerap yang cepat, efisien, dan dapat digunakan kembali. Bentuknya tetap utuh setelah terjadi perubahan fase. Biokompatibilitasnya membuatnya berguna dalam ortopedi dan kedokteran gigi. Ia bersinar dalam biomedis. Ketahanan apinya yang unik, pengisian yang baik, dan ketahanan terhadap kebocoran membuatnya banyak digunakan dalam laminasi berlapis tembaga yang sangat tipis dan berkinerja tinggi. Struktur belah ketupatnya yang stabil dan gugus hidroksil berdensitas tinggi pada permukaannya memungkinkan modifikasi oleh berbagai gugus fungsional. Ia merupakan bahan baku untuk membuat katalis dan reagen pendukung yang mahal.
Aluminium Nitrida
Seiring dengan kecepatan dan ukuran chip elektronik yang semakin kecil, keluaran panasnya pun meningkat pesat. Oleh karena itu, pengemasan yang tepat dan pembuangan panas yang lebih baik kini menjadi kendala dalam pengembangan perangkat listrik. Material keramik memiliki konduktivitas termal dan ketahanan panas yang tinggi. Material ini juga memiliki kekuatan dan isolasi yang tinggi. Material ini cocok dengan sifat termal material chip. Oleh karena itu, material ini ideal untuk substrat pengemasan perangkat listrik.
Di antara semuanya, aluminium nitrida adalah material keramik dengan konduktivitas termal terbaik. Konduktivitas termal teoritisnya dapat mencapai 320W/(m·K). Produk komersial memiliki konduktivitas termal 180W hingga 260W/(m·K). Hal ini membuatnya cocok untuk substrat pengemasan chip berukuran besar, berdaya tinggi, dan mengandung banyak timbal. Selain konduktivitas termal yang tinggi, sifat-sifatnya yang sangat baik juga meliputi:
(1) Koefisien ekspansi termal (4,3×10-6/℃) cocok dengan bahan silikon semikonduktor ((3,5~4,0)×10-6/℃);
(2) Sifat mekaniknya bagus, lebih tinggi dari keramik BeO dan mendekati alumina;
(3) Sifat listrik yang sangat baik, dengan resistansi isolasi yang sangat tinggi dan kehilangan dielektrik yang rendah;
(4) Pengkabelan multi-lapis dapat dilakukan untuk mencapai kepadatan tinggi dan miniaturisasi kemasan;
(5) Tidak beracun dan ramah lingkungan.
Silikon Nitrida
Silikon nitrida saat ini terutama digunakan sebagai bahan keramik. Keramik silikon nitrida sangat penting dalam industri, terutama di bidang teknologi tinggi. Misalnya:
Dari semuanya, bola bantalan merupakan produk keramik silikon nitrida yang paling banyak digunakan. Produksi tahunannya adalah 30% produk silikon nitrida berkinerja tinggi di dunia. Bola bantalan keramik silikon nitrida lebih baik daripada bola baja. Bola bantalan ini lebih ringan, dapat menahan suhu tinggi, melumasi sendiri, dan tahan korosi. Mode kegagalan lelahnya sama dengan bola baja. Dengan demikian, bola bantalan keramik silikon nitrida memiliki banyak kegunaan. Bola bantalan ini digunakan dalam bantalan presisi untuk peralatan mesin, mobil, dan turbin angin. Bola bantalan ini juga digunakan dalam bantalan petrokimia tahan suhu tinggi dan korosi.
Alumina Bulat
Dari sekian banyak bubuk konduktif termal, alumina bulat adalah yang paling populer dalam penggunaan kelas atas. Konduktivitas termalnya yang tinggi, faktor pengisian yang tinggi, aliran yang baik, dan biaya yang rendah membuatnya ideal. Proses produksinya matang dan memiliki banyak spesifikasi.
Selain itu, serbuk bulat dapat meningkatkan mutu produk secara signifikan. Bentuknya yang teratur, kepadatannya yang tinggi, dan alirannya yang baik adalah kuncinya. Serbuk Al2O3 bulat memiliki konduktivitas termal. Serbuk ini juga digunakan dalam keramik dan pembawa katalis. Serbuk ini banyak dipelajari dalam bidang tersebut.
Barium Titanat
Barium titanat (BaTiO3) adalah struktur perovskit tipe ABO3. Sejak abad ke-20, keramik barium titanat memiliki sifat dielektrik yang sangat baik. Oleh karena itu, keramik ini digunakan sebagai bahan dielektrik untuk kapasitor. Keramik ini merupakan bubuk keramik elektronik yang banyak digunakan. Keramik ini juga merupakan bahan matriks untuk membuat komponen elektronik. Oleh karena itu, keramik ini disebut sebagai "pilar industri keramik elektronik".
Nanokomposit zirkonium oksida
Zirkonia nanokomposit merupakan salah satu jenis zirkonia. Zat penstabil dapat membuatnya mempertahankan fase tetragonal atau kubik pada suhu ruangan. Zat penstabil utamanya adalah oksida tanah jarang dan oksida logam alkali tanah. Yang pertama meliputi Y2O3 dan CeO2. Yang kedua adalah CaO dan MgO.
Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, instrumen dan peralatan khusus baru bermunculan. Instrumen dan peralatan tersebut harus memenuhi permintaan yang tinggi akan bahan dan fungsi komponen. Permintaan akan bahan zirkonia nano-komposit meningkat pesat. Produk-produknya kuat, tahan panas, tahan aus, tahan korosi, dan memiliki keistimewaan secara optik. Zirkonia yang distabilkan dengan itria merupakan zirkonia nano-komposit yang paling banyak digunakan dan paling representatif.
Ia memiliki konduktivitas ion oksigen yang tinggi dan sifat mekanis yang baik. Ia tahan terhadap oksidasi dan korosi. Ia memiliki koefisien ekspansi termal yang tinggi dan konduktivitas termal yang rendah. Ia stabil dan tahan terhadap oksidasi.
Zat ini banyak digunakan dalam material struktural dan fungsional, seperti: sensor oksigen, pompa, sel bahan bakar padat, keramik feroelektrik, dan pelapis mesin pesawat terbang.
Karbida silikon dengan kemurnian tinggi
Bahan silikon karbida terbagi menjadi dua kategori: keramik dan kristal tunggal. Sebagai bahan keramik, kemurniannya tidak terlalu penting dalam aplikasi umum. Namun, kemurniannya harus tinggi dalam kasus khusus. Misalnya, bahan ini digunakan sebagai komponen presisi dalam peralatan semikonduktor, seperti mesin litografi. Hal ini dilakukan untuk menghindari pengaruh terhadap kemurnian wafer silikon.
Namun, sifat SiC membuatnya sulit untuk menumbuhkan kristal tunggal. Hal ini terutama karena, pada tekanan normal, tidak ada fase cair dengan rasio Si:C sebesar 1:1. Metode matang industri semikonduktor arus utama tidak dapat menumbuhkannya. Metode ini mencakup metode penarikan langsung dan metode wadah jatuh. Untuk mengatasi hal ini, para ilmuwan telah bekerja keras untuk menemukan cara membuat kristal SiC berkualitas tinggi, besar, dan murah. Metode yang lebih populer adalah PVT, metode fase cair, dan pengendapan kimia fase uap suhu tinggi.