Что такое тонкая керамика?

Что такое тонкая керамика?

Материалы в мире можно условно разделить на три категории: металлические материалы, органические полимерные материалы и керамика. Среди них керамика характеризуется высокой твердостью, термической и химической стабильностью. Традиционная керамика называется старой керамикой и формируется путем смешивания или обжига природных минералов в стекле, цементе, керамике и т. д. Тонкая керамика изготавливается на основе химических процессов.

Тонкая керамика характеризуется превосходными механическими, электронными, физическими и химическими свойствами, а также улучшенной функциональностью по сравнению с традиционной керамикой благодаря точному контролю ее химического состава, кристаллической структуры и формы частиц в процессе производства. Говорят, что тонкая керамика возникла в 1940 году, когда применение керамики в промышленных изделиях и разработка новых функций начали процветать.

Применение тонкой керамики

Тонкая керамика используется в широком спектре областей в качестве структурных, электронных, инженерных, биологических и магнитных материалов. Например, она используется в электронных компонентах, промышленном оборудовании, медицинских приборах и другом оборудовании, необходимом для производственных операций.

В оборудовании для производства полупроводников и жидких кристаллов пластины, которые используются в качестве элементов, обрабатываются с использованием тонкой керамики для их крепления к оборудованию и полировки поверхностей.

В медицинском оборудовании тонкая керамика используется для хирургических инструментов, деталей имплантатов и рентгеноизолирующих деталей для радиационного оборудования.

Помимо вышесказанного, тонкая керамика применяется в информационном оборудовании, компонентах экологической, энергетической, аэрокосмической и электронной промышленности.

Характеристики тонкой керамики

Тонкую керамику трудно определить, но часто ее определяют как «в основном неметаллические неорганические материалы» с новыми функциями или свойствами, которые производятся путем точного контроля их химического состава, кристаллической структуры, микроструктуры, границ зерен, формы и производственного процесса.

Процесс производства тонкой керамики начинается с подготовки сырья, за которой следует грануляция, формование, обработка сырья, обжиг, вторичная обработка и проверка.

Тонкая керамика изготавливается путем смешивания порошков сырья, которые более зернистые или более чистые, чем обычная керамика, а затем с помощью точного оборудования для управления структурой на микро- и наноуровне. Тонкая керамика особенно полезна внутри промышленного оборудования, где может легко накапливаться тепло, поскольку ее тепловые свойства превосходят свойства металлов и органических материалов.

С другой стороны, недостатком тонкой керамики является то, что она хрупкая и ее трудно обрабатывать. Поскольку она формируется из порошкообразного сырья, даже простое падение с высоты может привести к ее растрескиванию от удара. Это также затрудняет переработку тонкой керамики в другие формы после того, как она была сформирована в одну форму.

Типы тонкой керамики

Тонкую керамику можно в целом разделить на два типа. Первый — это инженерная керамика, к которой добавляется процесс спекания. Эту керамику можно только шлифовать и полировать, но она обладает превосходной износостойкостью. Материалы включают оксид алюминия, нитрид кремния и диоксид циркония.

С другой стороны, обрабатываемая керамика — это та, к которой не добавляется процесс спекания, и хотя ее прочность слабее, чем у технической керамики, ее можно обрабатывать. Тонкая керамика включает Hortobell, Macerite и Makor.

Тонкая керамика также доступна в различных материалах, каждый из которых имеет разные свойства. Вот некоторые типичные керамические материалы.

Оксид алюминия (AI2O3)

Оксид алюминия — это оксид алюминия, который является наиболее распространенным керамическим материалом. Он характеризуется превосходной электроизоляцией, износостойкостью, термостойкостью и химической стабильностью, будучи при этом чрезвычайно недорогим.

Цирконий (ZrO2)

Цирконий обладает превосходной прочностью и ударной вязкостью и иногда используется в сочетании с металлами, поскольку его коэффициент теплового расширения близок к коэффициенту теплового расширения металлов. Он также используется в лезвиях, таких как ножницы, чего трудно добиться с помощью керамики.

Карбид кремния (SiC)

Карбид кремния — это искусственное соединение, которое не существует в природе; он обладает превосходной прочностью даже при температурах до 1500 °C. Он также легкий и обладает высокой коррозионной стойкостью. Благодаря этим характеристикам он используется в качестве термостойкого материала в таких областях применения, как периферийные части нагревателей.

Существует большое разнообразие других типов тонкой керамики, включая специальную керамику, такую ​​как пористая керамика и прозрачная керамика. Важно выбрать тонкую керамику из подходящих материалов и свойств для той среды, в которой она будет использоваться.