Керамикалык буюмдарды келечекте енуктуруунун беш негизги тармагы
Электр транспорту үчүн өнөр жай
Кытайдын Автоунаа Өндүрүүчүлөр Ассоциациясынын акыркы маалыматтарына ылайык, январь-ноябрь айларында Кытай 6,253 миллион жана 6,067 миллион жаңы энергетикалык унааларды чыгарды жана сатты. Ошол убакыттын ичинде рыноктон алда канча ашып кеткен өндүрүштүн жана сатуунун өсүшү менен бирге, жаңы энергиянын транспорт каражаттарынын кириши 36% дан ашты жана өсүүнү улантууда. Электр унаасынын технологиясы тынымсыз өнүгүп жатат, бул анын компоненттеринин конструкцияларын жана материалдарын алмаштырууну тездетти. Жаңы энергетикалык электр унааларын колдонуу, алардын уникалдуу аткаруу артыкчылыктарынан улам өнүккөн керамикалык материалдарды толугу менен камтыды.
Алардын арасында, HIP кремний нитридинин подшипник топтору жана жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний нитридинин субстраттары кеңири таралган.
Кремний нитридинин подшипниктери үчүн 01 HIP шарлары
Жаңы энергетикалык унаалар үчүн мотор подшипниктери стандарттык подшипниктерге салыштырмалуу алардын жогорку айлануу ылдамдыгынан улам азыраак тыгыздыкты жана салыштырмалуу көбүрөөк эскирүүгө туруктуу материалдарды талап кылат. Кремний нитриди керамикалык подшипниктерде шарлар подшипник системасында азыраак жылуулукту жана сүрүлүүнү жаратат. Тактап айтканда, кремний нитриди табигый түрдө пайда болгон электрдик изолятор болуп саналат, ал электрдик коррозиядан подшипниктин разрядын алдын алат, майлоочу майлардын жана подшипниктердин иштөө мөөнөтүн узартат жана акыры подшипниктин иштен чыгышына алып келет. Бул ар кандай тармактарда, анын ичинде электр унааларында колдонуу үчүн идеалдуу.
Керамикалык подшипниктер электрдик кыймылдаткычтардын доорунда болот шариктерин көбүрөөк алмаштырып жатат. Кремний нитриди керамикалык шар изоляцияланган подшипниктер ата мекендик Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7 жана башка моделдерде колдонулат. Мисалы, Tesla колдонгон мотордун чыгыш валында керамикалык подшипниктер, NSK тарабынан иштелип чыккан гибрид керамикалык подшипниктер жана 50 кремний нитридинен жасалган подшипник шарлары иштейт.
Ысык изостатикалык басуу (HIP) жана газ басымы агломерациялоо (GPS) кремний нитридинин керамикалык шариктерин агломерациялоо үчүн эң популярдуу эки даярдоо ыкмасы болуп саналат. Бул эки ыкма көп орнотууларда колдонулган керамикалык топторду берет. HIP кремний нитриди GPS кремний нитридине караганда жогорку механикалык сапаттарды жана узак чарчоо мөөнөтүн камсыз кылат.
Учурда белгилүү чет элдик фирмалар эл аралык рыноктун үлүшүн жана өнүгүү багытын көзөмөлдөөнү улантууда, ал эми жапон, европалык жана америкалык корпорациялар жогорку класстагы керамикалык подшипник буюмдарын өндүрүүдө үстөмдүк кылууну улантууда. 2015-жылы менин улутумда National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. түзүлгөн.
ысык изостатикалык пресстелген кремний нитридинин керамикалык шарларын массалык өндүрүү технологиясында олуттуу прогресске жетишип, бул материалдардын массалык өндүрүшүн жолго салган Кытайдагы биринчи компания жана Япониядагы Toshiba жана АКШдагы Kustec компанияларынан кийинки үчүнчү компания болду. Швециядагы SKF, АКШдагы Timken, Германиядагы GMN жана Испаниядагы Forsa продукциялары жөнөтүлгөн өлкөлөрдүн катарына кирет. Андан тышкары, окшош ыкмалар Sinoceramic Jinsheng жана башкалар тарабынан 1000 МПа ийилүүчү күчкө ээ кремний нитридинин подшипник топторун түзүү үчүн колдонулат.
02 Жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний нитриди керамикалык субстрат
Кремний нитридинин керамикалык субстраттары негизинен таза электрдик унаалардын (EV) жана гибриддик электрдик унаалардын (HEV) энергия блокторунда, жарым өткөргүчтүү түзүлүштөрүндө жана инверторлорунда колдонулат жана чоң рынок потенциалына жана колдонуу келечегине ээ.
Азыркы учурда, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний нитриди керамикалык субстрат материалдарын коммерциялык максатта колдонуу үчүн 650 МПа ийилүүчү күч, 5-7 МПа · м1/2 сынган катаалдыгы жана 85 Вт / (м · К) жылуулук өткөрүмдүүлүк талап кылынат. Toshiba Group, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa жана Nippon Fine Ceramics жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ кремний нитридинин керамикалык субстраттарын массалык түрдө өндүрүү мүмкүнчүлүгүнө ээ негизги компаниялар болуп саналат.
Кошумчалай кетсек, кремний нитридинин керамикалык субстрат материалдары боюнча ата мекендик изилдөөлөрдө бир аз жылыштар болду. Агломерациялоо ыкмасын жана процессин оптималдаштыруу менен, Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd. 700-800МПа ийилүү күчү, ≥8МПа · m1/2 сынууга катуулугу жана ≥W (≥W/m·8) жылуулук өткөрүмдүүлүгү менен кремний нитридинин керамикалык субстратын ийгиликтүү даярдады. Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. компаниясынын Пекиндеги филиалы тарабынан лента куюу процесси менен өндүрүлгөн кремний нитридинин керамикалык субстраты 100 Вт/(м·К) жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ.
Учурда жаңы энергетикалык унаалардын популярдуулугунун жана жасалма интеллекттин (AI) өнүгүшүнүн натыйжасында электр унаалары интеллектке жакындашууда. Автоунаа өндүрүүчүлөр ар кандай керамикалык материалдарга, анын ичинде лидар таңгактоочу материалдарга, көмүр керамикалык тормоздорго, кубаттуу MLCCге, керамикалык жылуулук өткөргүч материалдарга жана башкаларга кызыгуу көрсөтүштү.
Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүү
"Технологиянын бир мууну, процесстин бир мууну, жабдуулардын бир мууну" өнөр жай мыйзамы жарым өткөргүч өнөр жайын башкарат жана тактык технологиядагы жетишкендиктер жарым өткөргүч жабдууларды модернизациялоо жана итерациялоо үчүн чечүүчү мааниге ээ. Так керамикалык бөлүктөрү алардын арасында жарым өткөргүч так бөлүктөрү үчүн абдан өкүлү материалдар болуп саналат. Алар жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүнүн бир катар негизги процесстеринде колдонулат, анын ичинде оюу, химиялык бууларды жайгаштыруу, физикалык бууларды жайгаштыруу жана ион имплантациялоо. механикалык кармагычтар, электростатикалык патрондор, лайнерлер, жетектөөчү рельстер жана подшипниктер жана башкалар. Ал стабилдештирүү, коргонуу жана алаксытуу ролдорун аткарат, айрыкча жабдуулардын көңдөйүндө.
Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүү Жарым өткөргүч өнөр жайы "бир муун технология, бир технология, бир муун жабдуулар" өнөр жай мыйзамы менен жөнгө салынат жана так тетиктердин технологиясын жакшыртуу жарым өткөргүч машиналарды модернизациялоо жана итерациялоо үчүн абдан маанилүү. Жарым өткөргүчтүн так тетиктери үчүн колдонулган бардык материалдардын ичинен так керамикалык тетиктер эң өкүлү болуп саналат. Алар башка маанилүү жарым өткөргүчтөрдү өндүрүү жол-жоболоруна арасында, оюу, химиялык буу чөктүрүүдө, физикалык буу чөктүрүүдө жана ион имплантациясында колдонулат. мисалы, подшипниктер, лайнерлер, жетектөөчү рельстер, электростатикалык патрондор жана механикалык кармагычтар, бир нечесин атасак. Айрыкча, жабдуулардын көңдөйүнүн ичинде диверсия, коргонуу жана турукташтыруу катары кызмат кылат.
Энергияны үнөмдөө жана айлана-чөйрөнү коргоо өнөр жайы
Улуттук «кош көмүр» саясатынын жетекчилиги астында бардык тармактар энергияны үнөмдөө, көмүртектерди азайтуу, булганууну азайтуу, эффективдүүлүктү жогорулатуу багытында акырындык менен өнүгүүдө. Бул фондун алкагында, керамика өнөр жайы энергия керектөө жана айлана-чөйрөнү коргоо кысымына дуушар болот, бирок ал ошондой эле керамикалык материалдарды өнүктүрүү үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү алып келет.
01 Керамикалык мембрана
Кадимки фильтрациялоо бөлүү технологиясын алмаштыруу үчүн, өзөгүндө керамикалык мембрана менен мембраналык бөлүү технологиясы учурда биринчи кезекте процесс тармагында жана фильтрациялоону бөлүү, концентрациялоо жана тазалоо үчүн атайын суу тазалоо талааларында жогорку эффективдүү бөлүү процесси катары колдонулат, ошондой эле тазалоо жана кирди жок кылуу.
Керамикалык жалпак мембрана
Алардын ичинен татаал шарттарда суюктуктарды чыпкалоого, бөлүп алууга жана жогорку натыйжалуу керамикалык жалпак мембраналарды колдонуу менен тазалоого болот. Жогорку температурага жана басымга туруштук берүү, күчтүү химиялык туруктуулук, жогорку чыпкалоо эффективдүүлүгү, жакшы ишенимдүүлүк, төмөн эксплуатациялык жана техникалык тейлөө чыгымдары, узартылган кызмат мөөнөтү жана айлана-чөйрөгө зыянсыздыгы алардын атрибуттарынын айрымдары болуп саналат. Ал муниципалдык канализация, бөлүштүрүлгөн сууларды тазалоо, кара жана жыттуу сууларды тазалоо, рекультивацияланган сууну кайра пайдалануу жана өнөр жай паркынын саркынды сууларын тазалоо чөйрөсүндө кеңири колдонулуп, жайылтылды. Бул эл аралык жогорку өндүрүмдүүлүктөгү керамикалык бөлүүчү мембраналар жаатындагы өнүгүүнүн негизги багыты болуп саналат жана рыноктун кеңири спектрине ээ.
Сууну тазалоо менен бирге менин элимде абанын булганышын башкаруу да горизонтто турат. Экологиялык таза сейрек кездешүүчү жер-металл оксид системасы нано-денитрификация катализатору денитрификация жана чаңды кетирүү үчүн жогорку температурадагы була мембранасын түзүү үчүн колдоочу орган катары керамикалык була композиттик мембрана материалына жүктөлөт, интегралдык денитрификация жана чаңды тазалоо функциялары бар чыпка элементи, жогорку температуранын шарттарында газды түздөн-түз тазалоого жетише алат.
02 Airgel
Супер жылуулоочу материал болгон аэрогелдин жашыл жана аз көмүртектүү экстенсивдүү өнүгүшү аэрогель секторунун өсүшү үчүн буга чейин болуп көрбөгөндөй потенциалды түздү. Жаңы аэрогель технологиясы жашыл өндүрүштүн өсүшү менен интеграцияланып, жашыл тармактардын тезирээк өнүгүү тенденциясына ылайык жаңы продукт колдонмолорун түзүү күтүлүүдө.
Аэрогель өтө төмөн тыгыздыкка, ультра-жогорку көзөнөктүүлүккө, төмөн сынуу индексине, төмөн жылуулук өткөрүмдүүлүккө, төмөн акустикалык импеданска жана жалпы катуу материалдарда жок башка мүнөздөмөлөргө ээ. Бул мүнөздөмөлөр анын жылуулук изоляциясы, биомедицина, үн изоляциясы, адсорбция ж.
Биомедицина өнөр жайы
Коом өнүккөн сайын жана адамдардын жашоосу жакшырган сайын жасалма имплантаттар жана органдар терапиялык жайларда көбүрөөк колдонула баштайт. Менин элимде, дат баспас болоттон жасалган жана кобальт эритмелери сыяктуу металлдар, алардын жогорку механикалык жана башкаруу сапаттары үчүн ортопедиялык айыктыруу жана оңдоо үчүн көптөн бери колдонулуп келген; ошентсе да, алардын биологиялык шайкештиги жок. Демек, ден-соолукка пайдалуу жана шайкеш келген каптоочу материалдар же биокерамика үчүн рынок жана изилдөө тездик менен кеңейүүдө.
Сынууга өзгөчө бышык жана эскирүүгө туруктуу болгондуктан, Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4 сыяктуу биомедициналык керамика жана ага тиешелүү композиттик керамикалык материалдар хирургиялык жүк көтөрүүчү протездерде, тиш импланттарында, сөөк алмаштыруучу заттарда ж.б. көп колдонулат. айнек керамикага. Булардын арасында кремний нитриди бактерициддик эффект менен өзүн-өзү майлоочу касиеттерин айкалыштырат жана анын имплантаты узак мөөнөттүү туруктуу биологиялык туруктуулукка ээ.
2022-жылы медициналык керамикалык материалдардын дүйнөлүк базарынын көлөмү болжол менен 15 миллиард долларды түзөт. 2022-жылы Кытайдагы медициналык керамикалык материалдар рыногу болжол менен 4,5 миллиард АКШ долларын түзөт деп күтүлүүдө. Алардын ичинен глиноземдүү керамика көпчүлүктү (60%ке жакынын) түзөт. Кремний нитридинин керамикасы ортопедиялык имплантаттар үчүн колдонулат, ал эми цирконий керамикасы негизинен стоматологияда колдонулат.
Аэрокосмикалык сектор
Керамика ырааттуу түрдө ар кандай катаал колдонуу кырдаалдарында өзгөчө аткаруусу менен айырмаланат. Аскердик жана аэрокосмостук өнөр жай өнүккөн керамика үчүн абдан жакшы көргөн колдонмо базарлардын эки болуп саналат. "Жогорку температурага туруктуулук" жана "жашыруун" аэрокосмостук өнөр жай эки негизги керамикалык өнүктүрүү линиялары болуп саналат.
Аскердик авиациялык кыймылдаткычтардын жаңы муунунда жогорку температурага чыдамдуу жаңы конструкциялык материалдарга болгон муктаждык өсүүдө, анткени монокристаллдардын потенциалы, жылуулук тосмо катмарлары жана активдүү аба муздатуу акырындык менен түгөнүп баратат. SiC/SiC-CMC жогорку температурага туруктуу структуралык материалдардын эң мыкты варианттарынын бири катары пайда болду. SiC/SiC-CMC кремний карбид буласы менен бекемделет жана бекемделет. SiC/SiC-CMC үчүн эң маанилүү чийки зат кремний карбид буласы болуп саналат, ал 1200°Cден жогору температурага туруштук бере алат жана изилдөө сынагында авиациялык державалардын көңүлүн бурду.
Адатта жутуучу чөйрөдөн (абсорбент) жана матрицалык материалдан (кээде туташтыргыч катары белгилүү) турган сиңирүү материалдары эң маанилүү жашыруун материалдардын катарына кирет. Кремний карбиди көп тилкелүү абсорбент керамикалык материалдарды түзүү үчүн колдонулган негизги ингредиент болуп саналат; органикалык эмес керамикалык нанобөлүкчөлөр жана органикалык эмес полимердик материалдар биригип, керамикалык инфракызыл жашыруун материалдарды пайда кылуу үчүн, жабуунун бир түрү. Эффективдүү кең тилкелүү электромагниттик толкунду сиңирүү үчүн органикалык эмес керамикалык нанобөлүкчөлөр органикалык эмес полимердик матрицада бир калыпта дисперстүү жана кылдаттык менен көзөмөлдөнөт.