Geavanceerde keramiek blinkt uit in veel eigenschappen. Ze hebben mechanische, akoestische, optische, thermische, elektrische en biologische kwaliteiten. Ze worden gebruikt in high-end tech-velden zoals lucht- en ruimtevaart, elektronica en biomedische technologie. Ze worden ook gebruikt in geavanceerde productie. Er zijn veel soorten geavanceerde keramiek. Elk type heeft zijn eigen eigenschappen. Bijvoorbeeld, aluminiumoxide keramiek is bestand tegen oxidatie. Siliciumnitride keramiek is sterk en bestand tegen elektrische corrosie. Zirkoniumoxide keramiek is taai en biocompatibel.
Aluminiumoxide met hoge zuiverheid
Hoogzuivere alumina (4N en hoger) heeft veel voordelen. Het is zeer zuiver, hard en sterk. Het is bestand tegen hoge temperaturen en slijtage. Het heeft ook een goede isolatie en is stabiel chemisch eigenschappen. De krimp bij hoge temperaturen is matig. Het heeft goede sinterprestaties. De eigenschappen zijn beter dan die van gewoon aluminapoeder. Ze zijn optisch, elektrisch, magnetisch, thermisch en mechanisch. Het is een topmateriaal met een hoge waarde. Het wordt veel gebruikt in de moderne chemische industrie. Alumina met een hoge zuiverheid is een topproduct met hoge prestaties. Het wordt veel gebruikt in hightechindustrieën. Deze omvatten fluorescerende materialen, transparante keramiek, elektronische apparaten, nieuwe energie, katalytische materialen en lucht- en ruimtevaart.
Hoogzuivere alumina transparante keramiek heeft een goede lichtdoorlatendheid. Ze presteren ook beter dan ondoorzichtige keramiek in mechanische, optische, thermische en elektrische eigenschappen. Alumina keramische substraten worden het meest gebruikt in de elektronica van vandaag. Ze zijn de basismaterialen voor geïntegreerde circuitchips. Hoogzuivere alumina, gebruikt in keramische substraten, heeft high-end toepassingen. Deze omvatten precisiecomponenten voor halfgeleiderapparatuur. Dergelijke keramiek heeft strengere prestatievereisten dan algemene fijne keramiek.
Het schurende deel van de polijstvloeistof is cruciaal. Hoogzuivere alumina is er ideaal voor. Met de opkomst van de siliciumcarbide-halfgeleiderindustrie moeten we nu ultrafijne alumina met hoge zuiverheid gebruiken voor het polijsten van halfgeleiders.
Bomu-steen
Boehmiet bevat één kristalwater. De formule is γ-Al2O3·H2O of γ-AlOOH. Het is een type aluminahydraat.
Het grote oppervlak en de grote porositeit maken het een belangrijke grondstof voor snelle, efficiënte en herbruikbare adsorbentia. Het behoudt zijn vorm na een faseverandering. De biocompatibiliteit maakt het bruikbaar in orthopedie en tandheelkunde. Het schittert in de biomedische wereld. De unieke vlamvertraging, goede vulling en lekbestendigheid maken het wijdverbreid gebruikt in hoogwaardige, ultradunne koperen laminaten. De stabiele rhombische structuur en de hoge dichtheid hydroxylgroepen op het oppervlak maken modificatie door verschillende functionele groepen mogelijk. Het is een grondstof voor het maken van dure ondersteunde katalysatoren en reagentia.
Aluminium Nitride
Naarmate elektronische chips sneller en kleiner worden, is hun warmteafgifte enorm toegenomen. De juiste verpakking en betere warmteafvoer zijn nu knelpunten bij de ontwikkeling van vermogensapparaten. Keramische materialen hebben een hoge thermische geleidbaarheid en hittebestendigheid. Ze hebben ook een hoge sterkte en isolatie. Ze passen bij de thermische eigenschappen van chipmaterialen. Ze zijn dus ideaal voor verpakkingssubstraten voor vermogensapparaten.
Onder hen is aluminium nitride het keramische materiaal met de beste thermische geleidbaarheid. De theoretische thermische geleidbaarheid kan 320W/(m·K) bereiken. Commerciële producten hebben een thermische geleidbaarheid van 180W tot 260W/(m·K). Dit maakt het geschikt voor high-power, high-lead, large-size chip packaging substraten. Naast de hoge thermische geleidbaarheid omvatten de uitstekende eigenschappen ook:
(1) De thermische uitzettingscoëfficiënt (4,3×10-6/℃) komt overeen met die van halfgeleidersiliciummaterialen ((3,5~4,0)×10-6/℃);
(2) Goede mechanische eigenschappen, beter dan BeO-keramiek en vergelijkbaar met aluminiumoxide;
(3) Uitstekende elektrische eigenschappen, met een extreem hoge isolatieweerstand en een laag diëlektrisch verlies;
(4) Er kan meerlaagse bedrading worden toegepast om een hoge dichtheid en miniaturisering van de verpakking te bereiken;
(5) Niet giftig en milieuvriendelijk.
Siliciumnitride
Siliciumnitride wordt momenteel voornamelijk gebruikt als keramisch materiaal. Siliciumnitridekeramiek is van vitaal belang in de industrie, met name in hightechvelden. Bijvoorbeeld:
Van hen zijn lagerkogels de meest gebruikte siliciumnitride keramische producten. Hun jaarlijkse productie is 30% van 's werelds hoogwaardige siliciumnitride producten. Siliciumnitride keramische lagerkogels zijn beter dan stalen kogels. Ze zijn lichter, kunnen hoge temperaturen weerstaan, zijn zelf-smerend en corrosiebestendig. Hun vermoeidheidsbreukmodus is hetzelfde als die van stalen kogels. Siliciumnitride keramische lagerkogels hebben dus veel toepassingen. Ze zijn te vinden in precisielagers voor gereedschapsmachines, auto's en windturbines. Ze zijn ook te vinden in hogetemperatuur-, corrosiebestendige petrochemische lagers.
Bolvormig aluminiumoxide
Van de vele thermisch geleidende poeders is bolvormig alumina het populairst in high-end toepassingen. De hoge thermische geleidbaarheid, hoge vulfactor, goede stroming en lage kosten maken het ideaal. Het heeft een volwassen productieproces en veel specificaties.
Ook kunnen sferische poeders producten aanzienlijk verbeteren. Hun regelmatige vorm, hoge dichtheid en goede stroming zijn essentieel. Sferische Al2O3-poeders hebben thermische geleidbaarheid. Ze worden ook gebruikt in keramiek en katalysatordragers. Ze worden op die gebieden uitgebreid bestudeerd.
Bariumtitanaat
Bariumtitanaat (BaTiO3) is een ABO3-type perovskietstructuur. Sinds de 20e eeuw hebben bariumtitanaatkeramieken uitstekende diëlektrische eigenschappen. Daarom worden ze gebruikt als diëlektrisch materiaal voor condensatoren. Het is een veelgebruikt elektronisch keramisch poeder. Het is ook het matrixmateriaal voor het maken van elektronische componenten. Daarom wordt het de "pijler van de elektronische keramische industrie" genoemd.
Nanocomposiet zirkoniumoxide
Nanocomposiet zirkonia is een type zirkonia. Een stabilisator kan ervoor zorgen dat het een tetragonale of kubische fase bij kamertemperatuur houdt. De stabilisatoren zijn voornamelijk zeldzame aardoxiden en aardalkalimetaaloxiden. De eerste omvatten Y2O3 en CeO2. De laatste zijn CaO en MgO.
Naarmate wetenschap en technologie vorderen, ontstaan er nieuwe speciale instrumenten en apparatuur. Ze moeten voldoen aan hoge eisen voor materialen en componentfuncties. Er is een snelgroeiende vraag naar nanocomposiet zirkonia-materialen. Hun producten zijn taai, hittebestendig, slijtvast, corrosiebestendig en optisch speciaal. Yttria-gestabiliseerd zirkonia is het meest gebruikte en meest representatieve nanocomposiet zirkonia.
Het heeft een hoge zuurstofionengeleiding en goede mechanische eigenschappen. Het is bestand tegen oxidatie en corrosie. Het heeft een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt en een lage thermische geleidbaarheid. Het is stabiel en bestand tegen oxidatie.
Het wordt veel gebruikt in structurele en functionele materialen. Dit zijn: zuurstofsensoren, pompen, vaste brandstofcellen, ferro-elektrische keramiek en coatings voor vliegtuigmotoren.
Hoogzuiver siliciumcarbide
Siliciumcarbidematerialen vallen in twee categorieën: keramiek en monokristallen. Als keramisch materiaal is de zuiverheid ervan niet erg belangrijk in algemene toepassingen. Maar in speciale gevallen moet het hoog zijn. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt als precisiecomponent in halfgeleiderapparatuur, zoals lithografiemachines. Dit is om te voorkomen dat de zuiverheid van siliciumwafers wordt aangetast.
De eigenschappen van SiC maken het echter lastig om enkelvoudige kristallen te laten groeien. Dit komt vooral doordat er bij normale druk geen vloeibare fase is met een Si:C-verhouding van 1:1. De volwassen methoden van de reguliere halfgeleiderindustrie kunnen het niet laten groeien. Deze methoden omvatten de direct pulling- en falling crucible-methoden. Om dit op te lossen, hebben wetenschappers hard gewerkt om manieren te vinden om hoogwaardige, grote, goedkope SiC-kristallen te maken. De populairste methoden zijn PVT, de vloeistoffasemethode en chemische depositie in de hoge-temperatuur-dampfase.