Ħames industriji ewlenin għall-iżvilupp futur tal-prodotti taċ-ċeramika

Industrija għall-vetturi elettriċi

 

Iċ-Ċina pproduċiet u biegħet 6.253 miljun u 6.067 miljun karozza ġdida tal-enerġija, rispettivament, bejn Jannar u Novembru, b'madwar 100% sena wara sena, b'sehem tas-suq ta '25%, skont iċ-ċifri l-aktar riċenti mill-Assoċjazzjoni taċ-Ċina tal-Manifatturi tal-Karozzi. Flimkien mat-tkabbir tal-manifattura u l-bejgħ li qabeż sew is-suq matul dak iż-żmien, il-penetrazzjoni tal-vetturi tal-enerġija ġodda qabżet is-36% u qed tkompli tiżdied. It-teknoloġija tal-vetturi elettriċi qed tevolvi kontinwament, li ħaffef is-sostituzzjoni tad-disinji u l-materjali tal-komponenti tagħha. L-użu ta 'vetturi elettriċi ta' enerġija ġodda ħaddan bis-sħiħ materjali taċ-ċeramika avvanzati minħabba l-vantaġġi uniċi tal-prestazzjoni tagħhom.

Fost dawn, blalen li jġorru n-nitrur tas-silikon HIP u sottostrati ta 'nitrur tas-silikon ta' konduttività termali għolja huma prevalenti.

 

 

01 Blalen tal-ġenbejn għall-berings tan-nitrur tas-silikon

Il-berings tal-mutur għal vetturi tal-enerġija ġodda jitolbu densità aktar baxxa u materjali komparattivament aktar reżistenti għall-ilbies minħabba r-rati ogħla ta 'rotazzjoni tagħhom meta mqabbla ma' berings standard. Fil-bearings taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon, il-blalen jipproduċu inqas sħana u frizzjoni fis-sistema tal-bearings. Speċifikament, in-nitrur tas-silikon huwa iżolatur elettriku li jseħħ b'mod naturali li jista 'jipprevjeni l-korrużjoni elettrika milli jkollu skariku, itawwal il-ħajja ta' lubrikanti u berings, u eventwalment jinduċi falliment tal-bearings. Huwa ideali għall-użu f'varjetà ta 'setturi, inklużi karozzi elettriċi.

 

Il-berings taċ-ċeramika qed jissostitwixxu dejjem aktar il-ball bearings tal-azzar fl-età ta 'drives elettriċi. Il-berings iżolati tal-ballun taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon jintużaw f'xiaopeng domestiċi P7, G9, Weilai ET7, u mudelli oħra. Pereżempju, ix-xaft tal-output tal-mutur użat minn Tesla jimpjega berings taċ-ċeramika, berings taċ-ċeramika ibridi ddisinjati minn NSK, u blalen tal-bearing magħmulin minn 50 ballun tan-nitrur tas-silikon.

L-ippressar iżostatiku sħun (HIP) u s-sinterizzazzjoni tal-pressjoni tal-gass (GPS) huma ż-żewġ tekniki preparatorji l-aktar popolari għas-sinterizzazzjoni tal-ballun taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon. Dawn iż-żewġ metodi jipproduċu blalen taċ-ċeramika li jintużaw ta 'spiss f'ħafna settings. In-nitrur tas-silikon HIP jipprovdi kwalitajiet mekkaniċi superjuri u ħajja itwal ta 'għeja minn nitrur tas-silikon tal-GPS.

Bħalissa, ditti barranin magħrufa jkomplu jikkontrollaw is-sehem tas-suq internazzjonali u d-direzzjoni tal-iżvilupp, filwaqt li l-korporazzjonijiet Ġappuniżi, Ewropej u Amerikani jkomplu jiddominaw il-manifattura ta 'oġġetti li jġorru ċ-ċeramika high-end. L-2015 rat l-istabbiliment ta 'Materjali Nazzjonali High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd fin-nazzjon tiegħi.

għamel avvanz sinifikanti fit-teknoloġija għall-produzzjoni tal-massa blalen taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon ippressat iżostatikament sħun, li jagħmilha l-ewwel kumpanija fiċ-Ċina li tistabbilixxi produzzjoni tal-massa ta 'dawn il-materjali u t-tielet kumpanija b'mod ġenerali, wara Toshiba fil-Ġappun u Kustec fl-Istati Uniti. SKF fl-Isvezja, Timken fl-Istati Uniti, GMN fil-Ġermanja, u Forsa fi Spanja huma fost il-pajjiżi li lejhom jintbagħtu l-prodotti tagħha. Barra minn hekk, metodi komparabbli jintużaw minn Sinoceramic Jinsheng u oħrajn biex joħolqu blalen li jġorru n-nitrur tas-silikon b'saħħa ta 'liwi ta' 1000 MPa.

 

 

02 Sostrat taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon ta 'konduttività termali għolja

Is-sottostrati taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon jintużaw prinċipalment fl-unitajiet tal-enerġija, apparat semikonduttur u inverters ta 'vetturi elettriċi puri (EV) u vetturi elettriċi ibridi (HEV), u għandhom potenzjal enormi tas-suq u prospetti ta' applikazzjoni.

Bħalissa, saħħa tal-liwi ta '650 MPa, toughness tal-ksur ta' 5-7 MPa·m1/2, u konduttività termali ta '85 W/(m·K) huma meħtieġa għall-użu kummerċjali ta' materjali ta 'sottostrat taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon ta' konduttività termali għolja. Il-Grupp Toshiba, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa, u Nippon Fine Ceramics huma l-kumpaniji primarji li għandhom il-kapaċità li jipproduċu b'massa sottostrati taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon b'konduttività termali għolja.

 

Barra minn hekk, kien hemm xi avvanz fir-riċerka domestika dwar materjali tas-sottostrat taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon. Billi ottimizza l-metodu u l-proċess tas-sinterizzazzjoni, Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd ħejja b'suċċess substrat taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon b'saħħa ta 'liwi ta' 700-800MPa, toughness tal-ksur ta '≥8MPa·m1/2, u konduttività termali ta' ≥80W/(m·K). Is-sottostrat taċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon manifatturat mill-Fergħa ta 'Beijing ta' Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd bl-użu tal-proċess ta 'ikkastjar tat-tejp għandu konduttività termali ta' 100 W / (m·K).

 

Il-vetturi elettriċi bħalissa qed jersqu eqreb lejn l-intelliġenza bħala riżultat tal-popolarità dejjem tikber ta 'vetturi tal-enerġija ġodda u l-iżvilupp tal-intelliġenza artifiċjali (AI). Il-manifatturi tal-karozzi wrew ukoll interess f'varjetà ta 'materjali taċ-ċeramika, inklużi materjali tal-ippakkjar lidar, brejkijiet taċ-ċeramika tal-karbonju, MLCC ta' kapaċità għolja, materjali konduttivi termali taċ-ċeramika, eċċ.

 

Manifattura ta' semikondutturi

Il-liġi industrijali ta '"ġenerazzjoni waħda ta' teknoloġija, ġenerazzjoni waħda ta 'proċess, ġenerazzjoni waħda ta' tagħmir" tirregola l-industrija tas-semikondutturi, u l-avvanzi fit-teknoloġija tal-parti ta 'preċiżjoni huma kruċjali għall-immodernizzar u l-iterazzjoni tat-tagħmir tas-semikondutturi. Partijiet taċ-ċeramika ta 'preċiżjoni huma l-aktar materjali rappreżentattivi għal partijiet ta' preċiżjoni semikondutturi fosthom. Jintużaw f'numru ta 'proċessi ewlenin tal-manifattura tas-semikondutturi, inklużi l-inċiżjoni, id-depożizzjoni tal-fwar kimiku, id-depożizzjoni fiżika tal-fwar u l-impjantazzjoni tal-jone. bħall-armi tal-immaniġġjar mekkaniku, ċokkijiet elettrostatiċi, inforra, linji gwida, u berings, fost oħrajn. Huwa jwettaq ir-rwoli ta 'stabbilizzazzjoni, difiża u distrazzjoni, partikolarment fil-kavità tat-tagħmir.

 

Produzzjoni ta 'semikondutturi L-industrija tas-semikondutturi hija rregolata mil-liġi industrijali ta' "ġenerazzjoni waħda ta 'teknoloġija, ġenerazzjoni waħda ta' proċess, ġenerazzjoni waħda ta 'tagħmir," u titjib fit-teknoloġija tal-parti ta' preċiżjoni huma essenzjali għall-immodernizzar u l-iterazzjoni tal-makkinarju tas-semikondutturi. Mill-materjali kollha użati għal partijiet ta 'preċiżjoni semikondutturi, partijiet taċ-ċeramika ta' preċiżjoni huma l-aktar rappreżentattivi. Huma impjegati fl-inċiżjoni, id-depożizzjoni tal-fwar kimiku, id-depożizzjoni fiżika tal-fwar, u l-impjantazzjoni tal-joni, fost proċeduri importanti oħra tal-manifattura tas-semikondutturi. bħal berings, inforri, binarji ta 'gwida, ċokkijiet elettrostatiċi, u armi ta' tqandil mekkaniku, biex insemmu xi ftit. Iservi bħala devjazzjoni, difiża u stabbilizzazzjoni, speċjalment ġewwa l-kavità tat-tagħmir.

 

 

Industrija li tiffranka l-enerġija u protezzjoni ambjentali

Taħt il-gwida tal-politika nazzjonali "karbonju doppju", l-industriji kollha qed jiżviluppaw gradwalment fid-direzzjoni tal-iffrankar tal-enerġija, it-tnaqqis tal-karbonju, it-tnaqqis tat-tniġġis u t-titjib tal-effiċjenza. Taħt dan l-isfond, l-industrija taċ-ċeramika tiffaċċja konsum ta 'enerġija u pressjonijiet ta' protezzjoni ambjentali, iżda ġġib ukoll opportunitajiet ġodda ta 'żvilupp għal materjali taċ-ċeramika.

 

 

01 Membrana taċ-ċeramika

Sabiex tissostitwixxi t-teknoloġija tas-separazzjoni tal-filtrazzjoni konvenzjonali, it-teknoloġija tas-separazzjoni tal-membrana b'membrana taċ-ċeramika fil-qalba tagħha bħalissa tintuża primarjament bħala proċess ta 'separazzjoni ta' effiċjenza għolja fl-industrija tal-proċess u oqsma speċjali ta 'trattament tal-ilma għas-separazzjoni tal-filtrazzjoni, konċentrazzjoni u purifikazzjoni, u purifikazzjoni u tneħħija tal-impurità.

Membrana ċatta taċ-ċeramika

Fosthom, fluwidi f'ambjenti kumplessi jistgħu jiġu ffiltrati, separati u ppurifikati bl-użu ta 'membrani ċatti taċ-ċeramika ta' prestazzjoni għolja. Reżistenza għal temperatura għolja u pressjoni, stabbiltà kimika qawwija, effiċjenza għolja ta 'filtrazzjoni, affidabilità tajba, spejjeż baxxi ta' tħaddim u manutenzjoni, ħajja ta 'servizz estiża, u ħbiberija ambjentali matul iċ-ċiklu tal-ħajja huma wħud mill-attributi tagħhom. Ġie użat u promoss b'mod wiesa 'fl-oqsma tad-drenaġġ muniċipali, trattament ta' ilma distribwit, trattament ta 'ilma iswed u riħa, użu mill-ġdid ta' ilma reklamat, u trattament tad-drenaġġ tal-park industrijali. Hija d-direzzjoni ta 'żvilupp primarja fil-qasam ta' membrani ta 'separazzjoni taċ-ċeramika ta' prestazzjoni għolja internazzjonali u għandha firxa wiesgħa ta 'prospetti tas-suq.

Flimkien mat-trattament tal-ilma, il-ġestjoni tat-tniġġis tal-arja fin-nazzjon tiegħi tinsab ukoll fl-orizzont. Il-katalizzatur ta 'nano-denitrifikazzjoni tas-sistema ta' ossidu tal-metall rari li ma jagħmilx ħsara lill-ambjent huwa mgħobbi fuq materjal tal-membrana kompost tal-fibra taċ-ċeramika bħala l-korp ta 'appoġġ biex toħloq il-membrana tal-fibra b'temperatura għolja għad-denitrifikazzjoni u t-tneħħija tat-trab, element tal-filtru b'funzjonijiet integrati ta' denitrifikazzjoni u tneħħija tat-trab li jistgħu jiksbu purifikazzjoni diretta tal-gass taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja.

 

 

02 Airgel

L-iżvilupp ekoloġiku estensiv u b'karbonju baxx ta 'aerogel, materjal super iżolanti, ħoloq potenzjal li s'issa ma s'issa għat-tkabbir tas-settur ta' l-airgel. It-teknoloġija l-ġdida ta 'l-airgel hija mistennija li tiġi integrata mat-tkabbir tal-manifattura ekoloġika biex toħloq aktar applikazzjonijiet ta' prodotti ġodda f'konformità max-xejra ta 'industriji ekoloġiċi li qed jiżviluppaw aktar malajr.

 

Airgel għandu densità estremament baxxa, porożità ultra-għolja, indiċi rifrattiv baxx, konduttività termali baxxa, impedenza akustika baxxa u karatteristiċi oħra li materjali solidi ġenerali m'għandhomx. Dawn il-karatteristiċi jagħmluha prospetti ta 'applikazzjoni kbira fl-oqsma ta' insulazzjoni termali, bijomediċina, insulazzjoni tal-ħoss, adsorbiment, eċċ., U l-potenzjal tad-domanda tas-suq huwa enormi.

 

 

Industrija tal-bijomediċina

Aktar u aktar impjanti u organi artifiċjali se jintużaw f'ambjenti terapewtiċi hekk kif is-soċjetà tiżviluppa u l-ħajja tan-nies titjieb. Fin-nazzjon tiegħi, metalli bħall-istainless steel u l-ligi tal-kobalt ilhom jintużaw għal fejqan u tiswija ortopedika minħabba l-kwalitajiet mekkaniċi u ta 'kontroll superjuri tagħhom; madankollu, il-bijokompatibilità tagħhom hija nieqsa. Konsegwentement, is-suq u r-riċerka għal materjali tal-kisi jew bijoċeramika li huma aktar b'saħħithom u aktar kompatibbli qed jespandu malajr.

Minħabba l-ebusija tal-ksur eċċezzjonali tagħhom u r-reżistenza għall-ilbies, ċeramika bijomedika bħal Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4, u materjali taċ-ċeramika komposti relatati huma ta 'spiss impjegati fi proteżi kirurġiċi li jġorru tagħbija, impjanti dentali, sostituti tal-għadam, eċċ. L-ossidu taż-żirkonju huwa spiss użat fil-prestazzjoni tajba u l-materjali tal-ħġieġ taċ-ċeramika tiegħu, iżda minħabba s-saħħa tiegħu ta' restawr dentali u sbuħija. Fost dawn, in-nitrur tas-silikon jgħaqqad l-effett batteriċida u l-proprjetajiet awto-lubrikanti, u l-impjant tiegħu għandu stabbiltà bijoloġika stabbli fit-tul.

Fl-2022, id-daqs tas-suq dinji għall-materjali taċ-ċeramika mediċi huwa mbassar li jkun ta 'madwar $ 15-il biljun USD. Fl-2022, is-suq tal-materjali taċ-ċeramika mediċi fiċ-Ċina huwa mistenni li jiswa madwar 4.5 biljun dollaru Amerikan. Minnhom, iċ-ċeramika tal-alumina tagħmel il-maġġoranza (madwar 60%). Iċ-ċeramika tan-nitrur tas-silikon hija użata għal impjanti ortopediċi, filwaqt li ċ-ċeramika taż-żirkonja tintuża primarjament fid-dentistrija.

 

 

Is-settur aerospazjali

Iċ-ċeramika tispikka b'mod konsistenti għall-prestazzjoni eċċezzjonali tagħha f'varjetà ta 'sitwazzjonijiet ta' applikazzjoni ħarxa. L-industriji militari u aerospazjali huma tnejn mis-swieq ta 'applikazzjoni l-aktar popolari għaċ-ċeramika avvanzata. "Reżistenza għat-temperatura għolja" u "stealth" huma ż-żewġ linji primarji ta 'żvilupp taċ-ċeramika fl-industrija aerospazjali.

 

Il-ġenerazzjoni l-ġdida ta 'magni ta' l-avjazzjoni militari għandha ħtieġa dejjem tikber għal materjali strutturali ġodda reżistenti għat-temperatura għolja peress li l-potenzjal ta 'kristalli singoli, kisjiet ta' barriera termali u tkessiħ attiv ta 'l-arja jitnaqqas gradwalment. SiC/SiC-CMC ħareġ bħala waħda mill-aqwa għażliet għal materjali strutturali reżistenti għal temperatura għolja. SiC/SiC-CMC huwa msaħħaħ u msaħħaħ fil-biċċa l-kbira minn fibra tal-karbur tas-silikon. L-iktar materja prima importanti għas-SiC/SiC-CMC hija l-fibra tal-karbur tas-silikon, li għandha reżistenza għat-temperatura 'l fuq minn 1200 °C u ġibdet l-attenzjoni tas-setgħat tal-avjazzjoni f'kompetizzjoni ta' riċerka.

 

 

Tipikament li jikkonsisti f'mezz assorbenti (assorbenti) u materjal matriċi (xi kultant magħruf bħala binder), materjali assorbenti huma fost l-aktar materjali stealth kruċjali. Il-karbur tas-silikon huwa l-ingredjent primarju użat biex jinħolqu materjali taċ-ċeramika assorbenti multi-band; nanopartiċelli taċ-ċeramika inorganiċi u materjali polimeru inorganiċi jingħaqdu biex jiffurmaw materjali taċ-ċeramika infrared stealth, tip ta 'kisi. Sabiex jiġi prodott assorbiment effettiv tal-mewġ elettromanjetiku tal-broadband, nanopartiċelli taċ-ċeramika inorganiċi huma mxerrda b'mod uniformi f'matriċi polimeru inorganiku u kkontrollati bir-reqqa.