Cerâmicas avançadas se destacam em muitas propriedades. Elas têm qualidades mecânicas, acústicas, ópticas, térmicas, elétricas e biológicas. Elas são usadas em campos de alta tecnologia como aeroespacial, eletrônica e biomedicina. Elas também são usadas em manufatura avançada. Existem muitos tipos de cerâmicas avançadas. Cada tipo tem suas próprias características. Por exemplo, cerâmicas de alumina resistem à oxidação. Cerâmicas de nitreto de silício são fortes e resistem à corrosão elétrica. Cerâmicas de óxido de zircônio são resistentes e biocompatíveis.
Alumina de alta pureza
A alumina de alta pureza (4N e acima) tem muitas vantagens. É muito pura, dura e forte. Resiste a altas temperaturas e desgaste. Também tem bom isolamento e estabilidade químico propriedades. Sua contração em alta temperatura é moderada. Possui bom desempenho de sinterização. Suas propriedades são melhores do que as do pó de alumina comum. Elas são ópticas, elétricas, magnéticas, térmicas e mecânicas. É um material de alto valor de ponta. Tem amplo uso na indústria química moderna. A alumina de alta pureza é um produto de alumina de alto desempenho de ponta. É amplamente utilizada em indústrias de alta tecnologia. Isso inclui materiais fluorescentes, cerâmicas transparentes, dispositivos eletrônicos, novas energias, materiais catalíticos e aeroespacial.
Cerâmicas transparentes de alumina de alta pureza têm boa transmitância de luz. Elas também superam cerâmicas opacas em propriedades mecânicas, ópticas, térmicas e elétricas. Substratos cerâmicos de alumina são os mais usados na eletrônica atual. Eles são os materiais básicos para chips de circuitos integrados. A alumina de alta pureza, usada em substratos cerâmicos, tem usos de ponta. Isso inclui componentes de precisão para equipamentos semicondutores. Essas cerâmicas têm requisitos de desempenho mais rigorosos do que cerâmicas finas em geral.
A parte abrasiva do líquido de polimento é crucial. Alumina de alta pureza é ideal para isso. Com a ascensão da indústria de semicondutores de carboneto de silício, agora devemos usar alumina ultrafina de alta pureza para polimento de semicondutores.
Pedra Bomu
Boemita contém um cristal de água. Sua fórmula é γ-Al2O3·H2O ou γ-AlOOH. É um tipo de hidrato de alumina.
Sua alta área de superfície e grande porosidade o tornam uma matéria-prima essencial para adsorventes rápidos, eficientes e reutilizáveis. Ele retém sua forma após uma mudança de fase. Sua biocompatibilidade o torna útil em ortopedia e odontologia. Ele brilha na biomedicina. Sua retardância de chama única, bom enchimento e resistência a vazamento o tornam amplamente utilizado em laminados revestidos de cobre ultrafinos de alto desempenho. Sua estrutura rômbica estável e grupos hidroxila de alta densidade na superfície permitem a modificação por vários grupos funcionais. É uma matéria-prima para fazer catalisadores e reagentes suportados caros.
Nitreto de alumínio
À medida que os chips eletrônicos ficam mais rápidos e menores, sua saída de calor aumenta. Então, a embalagem certa e melhor dissipação de calor são agora gargalos no desenvolvimento de dispositivos de energia. Materiais cerâmicos têm alta condutividade térmica e resistência ao calor. Eles também têm alta resistência e isolamento. Eles correspondem às propriedades térmicas dos materiais do chip. Então, eles são ideais para substratos de embalagem de dispositivos de energia.
Entre eles, o nitreto de alumínio é o material cerâmico com a melhor condutividade térmica. Sua condutividade térmica teórica pode atingir 320 W/(m·K). Os produtos comerciais têm uma condutividade térmica de 180 W a 260 W/(m·K). Isso o torna adequado para substratos de embalagem de chips de grande porte, alto teor de chumbo e alta potência. Além da alta condutividade térmica, suas excelentes propriedades também incluem:
(1) O coeficiente de expansão térmica (4,3×10-6/℃) corresponde ao dos materiais de silício semicondutores ((3,5~4,0)×10-6/℃);
(2) Boas propriedades mecânicas, superiores às cerâmicas BeO e próximas à alumina;
(3) Excelentes propriedades elétricas, com resistência de isolamento extremamente alta e baixa perda dielétrica;
(4) A fiação multicamadas pode ser realizada para atingir alta densidade e miniaturização da embalagem;
(5) Não tóxico e ecologicamente correto.
Nitreto de Silício
O nitreto de silício é atualmente usado principalmente como um material cerâmico. Cerâmicas de nitreto de silício são vitais na indústria, especialmente em campos de alta tecnologia. Por exemplo:
Dentre elas, as esferas de rolamento são os produtos cerâmicos de nitreto de silício mais usados. Sua produção anual é de 30% dos produtos de nitreto de silício de alto desempenho do mundo. As esferas de rolamento de cerâmica de nitreto de silício são melhores do que as esferas de aço. Elas são mais leves, podem suportar altas temperaturas, são autolubrificantes e resistem à corrosão. Seu modo de falha por fadiga é o mesmo das esferas de aço. Assim, as esferas de rolamento de cerâmica de nitreto de silício têm muitos usos. Elas estão em rolamentos de precisão para máquinas-ferramentas, automóveis e turbinas eólicas. Elas também estão em rolamentos petroquímicos de alta temperatura e resistentes à corrosão.
Alumina Esférica
Dos muitos pós condutores térmicos, a alumina esférica é a mais popular em usos de ponta. Sua alta condutividade térmica, alto fator de preenchimento, bom fluxo e baixo custo a tornam ideal. Ela tem um processo de produção maduro e muitas especificações.
Além disso, pós esféricos podem melhorar muito os produtos. Seu formato regular, alta densidade e bom fluxo são essenciais. Pós esféricos de Al2O3 têm condutividade térmica. Eles também são usados em cerâmicas e transportadores de catalisadores. Eles são amplamente estudados nesses campos.
Titanato de Bário
Titanato de bário (BaTiO3) é uma estrutura de perovskita do tipo ABO3. Desde o século XX, as cerâmicas de titanato de bário têm excelentes propriedades dielétricas. Então, elas são usadas como um material dielétrico para capacitores. É um pó cerâmico eletrônico amplamente usado. É também o material da matriz para fazer componentes eletrônicos. Portanto, é chamado de "pilar da indústria cerâmica eletrônica".
Óxido de zircônio nanocompósito
A zircônia nanocomposta é um tipo de zircônia. Um estabilizador pode fazer com que ela mantenha uma fase tetragonal ou cúbica em temperatura ambiente. Os estabilizadores são principalmente óxidos de terras raras e óxidos de metais alcalino-terrosos. Os primeiros incluem Y2O3 e CeO2. Os últimos são CaO e MgO.
À medida que a ciência e a tecnologia avançam, novos instrumentos e equipamentos de uso especial estão surgindo. Eles devem atender a altas demandas por materiais e funções de componentes. Há uma demanda crescente por materiais de zircônia nanocomposta. Seus produtos são resistentes, resistentes ao calor, ao desgaste, à corrosão e opticamente especiais. A zircônia estabilizada com ítria é a zircônia nanocomposta mais amplamente usada e mais representativa.
Possui alta condutividade de íons de oxigênio e boas propriedades mecânicas. Resiste à oxidação e corrosão. Possui alto coeficiente de expansão térmica e baixa condutividade térmica. É estável e resistente à oxidação.
É amplamente utilizado em materiais estruturais e funcionais. São eles: sensores de oxigênio, bombas, células de combustível sólido, cerâmicas ferroelétricas e revestimentos de motores de aeronaves.
Carboneto de silício de alta pureza
Os materiais de carboneto de silício se dividem em duas categorias: cerâmicas e monocristais. Como um material cerâmico, sua pureza não é muito importante em aplicações gerais. Mas, deve ser alta em casos especiais. Por exemplo, é usado como um componente de precisão em equipamentos semicondutores, como máquinas de litografia. Isso é para evitar afetar a pureza dos wafers de silício.
No entanto, as propriedades do SiC dificultam o crescimento de cristais únicos. Isso ocorre principalmente porque, em pressão normal, não há fase líquida com uma proporção Si:C de 1:1. Os métodos maduros da indústria de semicondutores tradicionais não conseguem cultivá-lo. Esses métodos incluem os métodos de puxar diretamente e de cair cadinho. Para resolver isso, os cientistas trabalharam duro para encontrar maneiras de fazer cristais de SiC grandes, baratos e de alta qualidade. Os métodos mais populares são PVT, o método de fase líquida e a deposição química de fase de vapor de alta temperatura.