Gelişmiş seramikler birçok özellikte öne çıkar. Mekanik, akustik, optik, termal, elektriksel ve biyolojik niteliklere sahiptirler. Havacılık, elektronik ve biyomedikal gibi üst düzey teknoloji alanlarında kullanılırlar. Ayrıca gelişmiş üretimde de kullanılırlar. Birçok gelişmiş seramik türü vardır. Her türün kendine özgü özellikleri vardır. Örneğin, alümina seramikler oksidasyona karşı direnç gösterir. Silisyum nitrür seramikler güçlüdür ve elektriksel korozyona karşı direnç gösterir. Zirkonyum oksit seramikler sert ve biyouyumludur.
Yüksek saflıkta alümina
Yüksek saflıktaki alümina (4N ve üzeri) birçok avantaja sahiptir. Çok saf, sert ve güçlüdür. Yüksek sıcaklıklara ve aşınmaya dayanıklıdır. Ayrıca iyi bir yalıtıma ve kararlılığa sahiptir kimyasal özellikleri. Yüksek sıcaklıktaki büzülmesi orta düzeydedir. İyi sinterleme performansına sahiptir. Özellikleri normal alümina tozundan daha iyidir. Optik, elektriksel, manyetik, termal ve mekaniktir. Üst düzey, yüksek değerli bir malzemedir. Modern kimya endüstrisinde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Yüksek saflıktaki alümina, üst düzey yüksek performanslı bir alümina ürünüdür. Yüksek teknoloji endüstrilerinde yaygın olarak kullanılır. Bunlara floresan malzemeler, şeffaf seramikler, elektronik cihazlar, yeni enerji, katalitik malzemeler ve havacılık dahildir.
Yüksek saflıkta alümina şeffaf seramikler iyi ışık geçirgenliğine sahiptir. Ayrıca mekanik, optik, termal ve elektriksel özelliklerde opak seramiklerden daha iyi performans gösterirler. Alümina seramik alt tabakalar günümüz elektroniklerinde en çok kullanılanlardır. Entegre devre çipleri için temel malzemelerdir. Seramik alt tabakalarda kullanılan yüksek saflıkta alüminanın üst düzey kullanımları vardır. Bunlara yarı iletken ekipmanlar için hassas bileşenler dahildir. Bu tür seramiklerin genel ince seramiklerden daha sıkı performans gereksinimleri vardır.
Parlatma sıvısının aşındırıcı kısmı çok önemlidir. Yüksek saflıkta alümina bunun için idealdir. Silisyum karbür yarı iletken endüstrisinin yükselişiyle birlikte, artık yarı iletken parlatma için yüksek saflıkta ultra ince alümina kullanmalıyız.
Bomu taşı
Boehmite bir kristal su içerir. Formülü γ-Al2O3·H2O veya γ-AlOOH'dir. Bir tür alümina hidrattır.
Yüksek yüzey alanı ve büyük gözenekliliği onu hızlı, etkili ve tekrar kullanılabilir adsorbanlar için önemli bir ham madde yapar. Bir faz değişiminden sonra şeklini korur. Biyouyumluluğu onu ortopedi ve diş hekimliğinde kullanışlı hale getirir. Biyomedikalde parlar. Benzersiz alev geciktiriciliği, iyi dolgusu ve sızıntı direnci onu yüksek performanslı, ultra ince bakır kaplı laminatlarda yaygın olarak kullanılır hale getirir. Yüzeydeki kararlı eşkenar dörtgen yapısı ve yüksek yoğunluklu hidroksil grupları çeşitli fonksiyonel gruplar tarafından modifikasyona izin verir. Pahalı destekli katalizörler ve reaktifler yapmak için bir ham maddedir.
Alüminyum Nitrür
Elektronik çipler daha hızlı ve daha küçük hale geldikçe, ısı çıkışları da hızla arttı. Bu nedenle, doğru paketleme ve daha iyi ısı dağılımı artık güç cihazlarının geliştirilmesinde darboğazlar haline geldi. Seramik malzemeler yüksek ısı iletkenliğine ve ısı direncine sahiptir. Ayrıca yüksek mukavemet ve yalıtıma sahiptirler. Çip malzemelerinin ısıl özelliklerine uygundurlar. Bu nedenle, güç cihazı paketleme alt tabakaları için idealdirler.
Bunlar arasında alüminyum nitrür en iyi termal iletkenliğe sahip seramik malzemedir. Teorik termal iletkenliği 320W/(m·K)'ye ulaşabilir. Ticari ürünler 180W ila 260W/(m·K) termal iletkenliğe sahiptir. Bu, onu yüksek güçlü, yüksek kurşunlu, büyük boyutlu çip paketleme alt tabakaları için uygun hale getirir. Yüksek termal iletkenliğe ek olarak, mükemmel özellikleri şunları da içerir:
(1) Isıl genleşme katsayısı (4,3×10-6/℃), yarı iletken silikon malzemelerinkiyle ((3,5~4,0)×10-6/℃) eşleşir;
(2) İyi mekanik özellikler, BeO seramiklerinden daha yüksek ve alüminaya yakın;
(3) Son derece yüksek yalıtım direnci ve düşük dielektrik kaybı ile mükemmel elektriksel özellikler;
(4) Yüksek yoğunluk ve ambalajın minyatürleştirilmesini sağlamak için çok katmanlı kablolama yapılabilir;
(5) Toksik olmayan ve çevre dostu.
Silisyum Nitrür
Silisyum nitrür şu anda esas olarak seramik malzeme olarak kullanılmaktadır. Silisyum nitrür seramikleri endüstride, özellikle yüksek teknoloji alanlarında hayati öneme sahiptir. Örneğin:
Bunlardan, rulman bilyaları en çok kullanılan silisyum nitrür seramik ürünleridir. Yıllık üretimleri dünyanın yüksek performanslı silisyum nitrür ürünlerinin 30%'sidir. Silisyum nitrür seramik rulman bilyaları çelik bilyalardan daha iyidir. Daha hafiftirler, yüksek sıcaklıklara dayanabilirler, kendi kendini yağlarlar ve korozyona karşı direnç gösterirler. Yorulma arıza modları çelik bilyalarla aynıdır. Bu nedenle, silisyum nitrür seramik rulman bilyalarının birçok kullanımı vardır. Takım tezgahları, otomobiller ve rüzgar türbinleri için hassas rulmanlarda kullanılırlar. Ayrıca yüksek sıcaklığa, korozyona dayanıklı petrokimyasal rulmanlarda da kullanılırlar.
Küresel Alümina
Birçok termal iletken tozdan küresel alümina, üst düzey kullanımlarda en popüler olanıdır. Yüksek termal iletkenliği, yüksek doldurma faktörü, iyi akışı ve düşük maliyeti onu ideal kılar. Olgun bir üretim sürecine ve birçok özelliğe sahiptir.
Ayrıca, küresel tozlar ürünleri büyük ölçüde iyileştirebilir. Düzenli şekilleri, yüksek yoğunlukları ve iyi akışları anahtardır. Küresel Al2O3 tozları termal iletkenliğe sahiptir. Ayrıca seramiklerde ve katalizör taşıyıcılarında kullanılırlar. Bu alanlarda yaygın olarak incelenirler.
Baryum Titanat
Barium titanate (BaTiO3), ABO3 tipi bir perovskit yapısıdır. 20. yüzyıldan beri barium titanate seramikleri mükemmel dielektrik özelliklere sahiptir. Bu nedenle, kapasitörler için dielektrik malzeme olarak kullanılırlar. Yaygın olarak kullanılan bir elektronik seramik tozudur. Ayrıca elektronik bileşenler yapmak için matris malzemesidir. Bu nedenle, "elektronik seramik endüstrisinin direği" olarak adlandırılır.
Nanokompozit zirkonyum oksit
Nanokompozit zirkonyum bir zirkonyum türüdür. Bir dengeleyici, oda sıcaklığında tetragonal veya kübik bir fazda kalmasını sağlayabilir. Dengeleyiciler çoğunlukla nadir toprak oksitleri ve alkali toprak metal oksitleridir. İlki Y2O3 ve CeO2'yi içerir. İkincisi CaO ve MgO'dur.
Bilim ve teknoloji ilerledikçe, yeni özel kullanımlı aletler ve ekipmanlar ortaya çıkıyor. Malzemeler ve bileşen işlevleri için yüksek talepleri karşılamaları gerekiyor. Nano-kompozit zirkonyum malzemelere olan talep hızla artıyor. Ürünleri sağlam, ısıya dayanıklı, aşınmaya dayanıklı, korozyona dayanıklı ve optik olarak özeldir. Yttria ile stabilize edilmiş zirkonyum en yaygın kullanılan ve en temsili nano-kompozit zirkonyumdur.
Yüksek oksijen iyon iletkenliğine ve iyi mekanik özelliklere sahiptir. Oksidasyona ve korozyona karşı dayanıklıdır. Yüksek termal genleşme katsayısına ve düşük termal iletkenliğe sahiptir. Kararlıdır ve oksidasyona karşı dirençlidir.
Yapısal ve işlevsel malzemelerde yaygın olarak kullanılır. Bunlar: oksijen sensörleri, pompalar, katı yakıt hücreleri, ferroelektrik seramikler ve uçak motoru kaplamalarıdır.
Yüksek saflıkta silisyum karbür
Silisyum karbür malzemeler iki kategoriye ayrılır: seramikler ve tek kristaller. Bir seramik malzeme olarak, saflığı genel uygulamalarda çok önemli değildir. Ancak, özel durumlarda yüksek olmalıdır. Örneğin, litografi makineleri gibi yarı iletken ekipmanlarda hassas bir bileşen olarak kullanılır. Bu, silikon levhaların saflığını etkilemekten kaçınmak içindir.
Ancak, SiC'nin özellikleri tek kristallerin büyümesini zorlaştırır. Bunun başlıca nedeni, normal basınçta 1:1 Si:C oranına sahip sıvı faz olmamasıdır. Ana akım yarı iletken endüstrisinin olgun yöntemleri bunu büyütemez. Bu yöntemler arasında doğrudan çekme ve düşen pota yöntemleri bulunur. Bunu çözmek için bilim insanları yüksek kaliteli, büyük ve ucuz SiC kristalleri üretmenin yollarını bulmak için çok çalıştılar. Daha popüler yöntemler, sıvı faz yöntemi olan PVT ve yüksek sıcaklıkta buhar fazı kimyasal biriktirmedir.