सिरेमिक उत्पादनहरूको भविष्यको विकासका लागि पाँच प्रमुख उद्योगहरू

विद्युतीय सवारी साधन उद्योग

 

चीनले जनवरी र नोभेम्बरको बीचमा क्रमशः ६२.५३ मिलियन र ६०.६७ मिलियन नयाँ ऊर्जा कारहरू उत्पादन र बिक्री गर्‍यो, जुन वर्ष-दर-वर्ष लगभग १००% ले वृद्धि भएको छ, जसको बजार हिस्सा २५% रहेको छ, चाइना एसोसिएसन अफ अटोमोबाइल म्यानुफ्याक्चरर्सको पछिल्लो तथ्याङ्क अनुसार। त्यस समयमा बजारभन्दा धेरै अगाडि रहेको उत्पादन र बिक्री वृद्धिसँगै, नयाँ ऊर्जा सवारी साधनको प्रवेश ३६% भन्दा बढी भएको छ र बढ्दै गएको छ। विद्युतीय सवारी साधन प्रविधि निरन्तर विकसित भइरहेको छ, जसले यसको कम्पोनेन्ट डिजाइन र सामग्रीहरूको प्रतिस्थापनलाई तीव्र बनाएको छ। नयाँ ऊर्जा विद्युतीय सवारी साधनहरूको प्रयोगले तिनीहरूको अद्वितीय प्रदर्शन फाइदाहरूको कारणले उन्नत सिरेमिक सामग्रीहरूलाई पूर्ण रूपमा अँगालेको छ।

ती मध्ये, HIP सिलिकन नाइट्राइड बेयरिङ बलहरू र उच्च थर्मल चालकता सिलिकन नाइट्राइड सब्सट्रेटहरू प्रचलित छन्।

 

 

सिलिकन नाइट्राइड बियरिङका लागि ०१ HIP बलहरू

नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको लागि मोटर बियरिङहरूले कम घनत्व र तुलनात्मक रूपमा बढी पहिरन प्रतिरोधी सामग्रीको माग गर्छन् किनभने मानक बियरिङहरूको तुलनामा तिनीहरूको घुमाउने दर उच्च हुन्छ। सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक बियरिङहरूमा, बलहरूले बियरिङ प्रणाली भित्र कम ताप र घर्षण उत्पादन गर्छन्। विशेष गरी, सिलिकन नाइट्राइड एक प्राकृतिक रूपमा हुने विद्युतीय इन्सुलेटर हो जसले बियरिङ डिस्चार्जबाट विद्युतीय क्षरणलाई रोक्न सक्छ, लुब्रिकेन्ट र बियरिङहरूको आयु लम्ब्याउन सक्छ, र अन्ततः बियरिङ विफलतालाई प्रेरित गर्न सक्छ। यो विद्युतीय कारहरू सहित विभिन्न क्षेत्रहरूमा प्रयोगको लागि आदर्श हो।

 

विद्युतीय ड्राइभको युगमा सिरेमिक बियरिङहरूले स्टील बल बियरिङहरूलाई बढ्दो रूपमा प्रतिस्थापन गरिरहेका छन्। सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक बल इन्सुलेटेड बियरिङहरू घरेलु Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7, र अन्य मोडेलहरूमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, टेस्लाद्वारा प्रयोग गरिएको मोटरको आउटपुट शाफ्टले सिरेमिक बियरिङहरू, NSK द्वारा डिजाइन गरिएको हाइब्रिड सिरेमिक बियरिङहरू, र ५० सिलिकन नाइट्राइड बलहरूबाट बनेका बियरिङ बलहरू प्रयोग गर्दछ।

सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक बल सिन्टरिङको लागि हट आइसोस्टेटिक प्रेसिंग (HIP) र ग्यास प्रेसर सिन्टरिङ (GPS) दुई सबैभन्दा लोकप्रिय तयारी प्रविधिहरू हुन्। यी दुई विधिहरूले धेरै सेटिङहरूमा बारम्बार प्रयोग हुने सिरेमिक बलहरू उत्पादन गर्छन्। HIP सिलिकन नाइट्राइडले GPS सिलिकन नाइट्राइड भन्दा उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू र लामो थकान जीवन प्रदान गर्दछ।

हाल, प्रसिद्ध विदेशी फर्महरूले अन्तर्राष्ट्रिय बजार साझेदारी र विकास दिशा नियन्त्रण गर्न जारी राखेका छन्, जबकि जापानी, युरोपेली र अमेरिकी निगमहरूले उच्च-अन्त सिरेमिक बेयरिङ सामानहरूको निर्माणमा प्रभुत्व जमाइरहेका छन्। २०१५ मा मेरो राष्ट्रमा राष्ट्रिय सामग्री हाई-टेक नाइट्राइड सिरेमिक्स कम्पनी लिमिटेडको स्थापना भयो।

तातो आइसोस्टेटिकली प्रेस्ड सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक बलहरूको ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्ने प्रविधिमा उल्लेखनीय प्रगति गरेको छ, जसले गर्दा यो चीनमा यी सामग्रीहरूको ठूलो मात्रामा उत्पादन स्थापना गर्ने पहिलो कम्पनी र जापानमा तोशिबा र संयुक्त राज्य अमेरिकामा कुस्टेक पछि समग्रमा तेस्रो कम्पनी बनेको छ। स्वीडेनमा SKF, अमेरिकामा टिमकेन, जर्मनीमा GMN र स्पेनमा फोर्सा यसका उत्पादनहरू पठाइने देशहरू हुन्। यसबाहेक, सिनोसेरामिक जिनसेङ र अन्यले १००० MPa झुकाउने शक्ति भएका सिलिकन नाइट्राइड बेयरिङ बलहरू सिर्जना गर्न तुलनात्मक विधिहरू प्रयोग गर्छन्।

 

 

०२ उच्च तापीय चालकता सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट

सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेटहरू मुख्यतया शुद्ध विद्युतीय सवारी साधन (EV) र हाइब्रिड विद्युतीय सवारी साधन (HEV) को पावर युनिट, अर्धचालक उपकरणहरू र इन्भर्टरहरूमा प्रयोग गरिन्छ, र तिनीहरूको बजार सम्भावना र प्रयोगको सम्भावना ठूलो छ।

हाल, उच्च थर्मल चालकता सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट सामग्रीहरूको व्यावसायिक प्रयोगको लागि ६५० MPa को झुकाउने शक्ति, ५-७ MPa·m1/2 को फ्र्याक्चर कठोरता, र ८५ W/(m·K) को थर्मल चालकता आवश्यक छ। तोशिबा समूह, हिताची मेटल्स, निप्पोन इलेक्ट्रिक केमिकल, मारुवा, र निप्पोन फाइन सिरेमिक्स उच्च थर्मल चालकता भएका सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेटहरू ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्ने क्षमता भएका प्राथमिक कम्पनीहरू हुन्।

 

यसका साथै, सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट सामग्रीहरूमा घरेलु अनुसन्धानमा केही प्रगति भएको छ। सिन्टरिङ विधि र प्रक्रियालाई अनुकूलन गरेर, बेइजिङ सिनोमा आर्टिफिसियल क्रिस्टल रिसर्च इन्स्टिच्युट कम्पनी लिमिटेडले ७००-८००MPa को झुकाउने शक्ति, ≥८MPa·m1/2 को फ्र्याक्चर कठोरता र ≥८०W/(m·K) को थर्मल चालकता भएको सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेट सफलतापूर्वक तयार गरेको छ। सिनोमा हाई-टेक नाइट्राइड सिरेमिक कम्पनी लिमिटेडको बेइजिङ शाखाद्वारा टेप कास्टिङ प्रक्रिया प्रयोग गरेर निर्मित सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिक सब्सट्रेटको थर्मल चालकता १०० W/(m·K) छ।

 

नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको बढ्दो लोकप्रियता र कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) को विकासको परिणामस्वरूप विद्युतीय सवारी साधनहरू हाल बुद्धिमत्ताको नजिक सर्दैछन्। अटोमोबाइल निर्माताहरूले लिडर प्याकिङ सामग्री, कार्बन सिरेमिक ब्रेक, उच्च-क्षमता MLCC, सिरेमिक थर्मल कन्डक्टिभ सामग्री, आदि सहित विभिन्न सिरेमिक सामग्रीहरूमा पनि रुचि देखाएका छन्।

 

अर्धचालकहरूको निर्माण

"प्रविधिको एक पुस्ता, प्रक्रियाको एक पुस्ता, उपकरणको एक पुस्ता" को औद्योगिक कानूनले अर्धचालक उद्योगलाई नियन्त्रण गर्दछ, र परिशुद्धता भाग प्रविधिमा भएको प्रगति अर्धचालक उपकरणहरूको आधुनिकीकरण र पुनरावृत्तिको लागि महत्त्वपूर्ण छ। परिशुद्धता सिरेमिक भागहरू तिनीहरूमध्ये अर्धचालक परिशुद्धता भागहरूको लागि सबैभन्दा प्रतिनिधि सामग्री हुन्। तिनीहरू धेरै प्रमुख अर्धचालक उत्पादन प्रक्रियाहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जसमा एचिंग, रासायनिक वाष्प निक्षेपण, भौतिक वाष्प निक्षेपण, र आयन प्रत्यारोपण समावेश छ। जस्तै मेकानिकल ह्यान्डलिंग आर्महरू, इलेक्ट्रोस्टेटिक चकहरू, लाइनरहरू, मार्गदर्शक रेलहरू, र बेयरिङहरू, अन्यहरू। यसले स्थिरीकरण, रक्षा, र व्याकुलताको भूमिकाहरू प्रदर्शन गर्दछ, विशेष गरी उपकरण गुहा भित्र।

 

अर्धचालकहरूको उत्पादन अर्धचालक उद्योग "प्रविधिको एक पुस्ता, प्रक्रियाको एक पुस्ता, उपकरणको एक पुस्ता" को औद्योगिक कानूनद्वारा शासित छ र अर्धचालक मेसिनरीको आधुनिकीकरण र पुनरावृत्तिको लागि परिशुद्धता भाग प्रविधिमा सुधार आवश्यक छ। अर्धचालक परिशुद्धता भागहरूको लागि प्रयोग हुने सबै सामग्रीहरू मध्ये, परिशुद्धता सिरेमिक भागहरू सबैभन्दा प्रतिनिधि हुन्। तिनीहरू एचिंग, रासायनिक वाष्प निक्षेपण, भौतिक वाष्प निक्षेपण, र आयन प्रत्यारोपणमा प्रयोग गरिन्छ, अन्य महत्त्वपूर्ण अर्धचालक उत्पादन प्रक्रियाहरू मध्ये। जस्तै बेयरिङ, लाइनर, मार्गदर्शक रेल, इलेक्ट्रोस्टेटिक चक, र मेकानिकल ह्यान्डलिंग आर्महरू, केही नामहरू। यसले डाइभर्सन, रक्षा, र स्थिरीकरणको रूपमा काम गर्दछ, विशेष गरी उपकरण गुहा भित्र।

 

 

ऊर्जा बचत र वातावरण संरक्षण उद्योग

राष्ट्रिय "दोहोरो कार्बन" नीतिको मार्गदर्शनमा, सबै उद्योगहरू बिस्तारै ऊर्जा बचत, कार्बन न्यूनीकरण, प्रदूषण न्यूनीकरण, र दक्षता सुधारको दिशामा विकास गरिरहेका छन्। यस पृष्ठभूमिमा, सिरेमिक उद्योगले ऊर्जा खपत र वातावरणीय संरक्षण दबाबको सामना गर्छ, तर यसले सिरेमिक सामग्रीहरूमा नयाँ विकास अवसरहरू पनि ल्याउँछ।

 

 

०१ सिरेमिक झिल्ली

परम्परागत निस्पंदन पृथकीकरण प्रविधिलाई प्रतिस्थापन गर्न, सिरेमिक झिल्लीको मूल भाग भएको झिल्ली पृथकीकरण प्रविधि हाल मुख्यतया प्रक्रिया उद्योगमा उच्च-दक्षता पृथकीकरण प्रक्रियाको रूपमा प्रयोग गरिन्छ र निस्पंदन पृथकीकरण, एकाग्रता र शुद्धीकरण, र शुद्धीकरण र अशुद्धता हटाउनको लागि विशेष पानी उपचार क्षेत्रहरू प्रयोग गरिन्छ।

सिरेमिक समतल झिल्ली

ती मध्ये, जटिल सेटिङहरूमा तरल पदार्थहरू उच्च-प्रदर्शन सिरेमिक फ्ल्याट झिल्लीहरू प्रयोग गरेर फिल्टर, छुट्याउन र शुद्ध गर्न सकिन्छ। उच्च तापक्रम र दबाब प्रतिरोध, बलियो रासायनिक स्थिरता, उच्च फिल्टरिंग दक्षता, राम्रो भरपर्दोता, कम सञ्चालन र मर्मत लागत, विस्तारित सेवा जीवन, र जीवन चक्रभरि वातावरणीय मित्रता यसका केही विशेषताहरू हुन्। यो नगरपालिका ढल, वितरित पानी प्रशोधन, कालो र दुर्गन्धित पानी प्रशोधन, पुनः प्राप्त पानी पुन: प्रयोग, र औद्योगिक पार्क फोहोर पानी प्रशोधनको क्षेत्रमा व्यापक रूपमा प्रयोग र प्रचार गरिएको छ। यो अन्तर्राष्ट्रिय उच्च-प्रदर्शन सिरेमिक पृथकीकरण झिल्लीको क्षेत्रमा प्राथमिक विकास दिशा हो र बजार सम्भावनाहरूको विस्तृत दायरा छ।

पानी प्रशोधनसँगै, मेरो राष्ट्रमा वायु प्रदूषण व्यवस्थापन पनि क्षितिजमा छ। वातावरणमैत्री दुर्लभ पृथ्वी-धातु अक्साइड प्रणाली न्यानो-डेनिट्रिफिकेशन उत्प्रेरकलाई सिरेमिक फाइबर कम्पोजिट मेम्ब्रेन सामग्रीमा लोड गरिएको छ जसले डेनिट्रिफिकेशन र धुलो हटाउनको लागि उच्च-तापमान फाइबर मेम्ब्रेन सिर्जना गर्न समर्थन निकायको रूपमा, एकीकृत डेनिट्रिफिकेशन र धुलो हटाउने कार्यहरू भएको फिल्टर तत्व जसले उच्च तापक्रम अवस्थाहरूमा ग्यासको प्रत्यक्ष शुद्धीकरण प्राप्त गर्न सक्छ।

 

 

०२ एयरजेल

एयरजेल, एक सुपर इन्सुलेटिङ सामग्रीको व्यापक हरित र कम-कार्बन विकासले एयरजेल क्षेत्रको विकासको लागि अहिलेसम्म अभूतपूर्व सम्भावना सिर्जना गरेको छ। नयाँ एयरजेल प्रविधिलाई हरित उत्पादनको वृद्धिसँग एकीकृत गर्ने अपेक्षा गरिएको छ ताकि हरित उद्योगहरूको द्रुत विकासको प्रवृत्ति अनुरूप थप नयाँ उत्पादन अनुप्रयोगहरू सिर्जना गर्न सकियोस्।

 

एयरजेलमा अत्यन्तै कम घनत्व, अति-उच्च छिद्र, कम अपवर्तन सूचकांक, कम थर्मल चालकता, कम ध्वनिक प्रतिबाधा र अन्य विशेषताहरू छन् जुन सामान्य ठोस पदार्थहरूमा हुँदैनन्। यी विशेषताहरूले यसलाई थर्मल इन्सुलेशन, बायोमेडिसिन, ध्वनि इन्सुलेशन, सोखना, आदि क्षेत्रहरूमा उत्कृष्ट प्रयोग सम्भावनाहरू प्रदान गर्दछ, र बजार माग सम्भावना ठूलो छ।

 

 

बायोमेडिसिन उद्योग

समाजको विकास हुँदै जाँदा र मानिसहरूको जीवन राम्रो हुँदै जाँदा चिकित्सकीय सेटिङहरूमा कृत्रिम प्रत्यारोपण र अंगहरू बढीभन्दा बढी प्रयोग गरिनेछन्। मेरो राष्ट्रमा, स्टेनलेस स्टील र कोबाल्ट मिश्र धातुहरू जस्ता धातुहरू लामो समयदेखि अर्थोपेडिक उपचार र मर्मतको लागि तिनीहरूको उत्कृष्ट मेकानिकल र नियन्त्रण गुणहरूको कारणले प्रयोग हुँदै आएको छ; यद्यपि, तिनीहरूको जैविक अनुकूलताको कमी छ। फलस्वरूप, स्वस्थ र अधिक उपयुक्त कोटिंग सामग्री वा बायोसेरामिक्सको लागि बजार र अनुसन्धान द्रुत गतिमा विस्तार हुँदैछ।

तिनीहरूको असाधारण फ्र्याक्चर कठोरता र पहिरन प्रतिरोधको कारण, Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4 जस्ता बायोमेडिकल सिरेमिकहरू र सम्बन्धित कम्पोजिट सिरेमिक सामग्रीहरू बारम्बार सर्जिकल लोड-बेयरिङ प्रोस्थेसिस, डेन्टल इम्प्लान्ट, हड्डी विकल्पहरू, आदिमा प्रयोग गरिन्छ। जिरकोनियम अक्साइड यसको राम्रो प्रदर्शन र सुन्दरताको कारणले दन्त पुनर्स्थापना सामग्रीहरूमा बारम्बार प्रयोग गरिन्छ, तर यसको बल गिलास सिरेमिकको कारणले हो। यी मध्ये, सिलिकन नाइट्राइडले ब्याक्टेरिसाइडल प्रभाव र स्व-लुब्रिकेटिङ गुणहरू संयोजन गर्दछ, र यसको इम्प्लान्टमा दीर्घकालीन स्थिर जैविक स्थिरता छ।

२०२२ मा, मेडिकल सिरेमिक सामग्रीको विश्वव्यापी बजारको आकार लगभग १५ अर्ब अमेरिकी डलर हुने अनुमान गरिएको छ। २०२२ मा, चीनमा मेडिकल सिरेमिक सामग्री बजार लगभग ४.५ अर्ब अमेरिकी डलर हुने अपेक्षा गरिएको छ। तीमध्ये, एल्युमिना सिरेमिकले बहुमत (लगभग ६०%) बनाउँछ। सिलिकन नाइट्राइड सिरेमिकहरू अर्थोपेडिक इम्प्लान्टहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ, जबकि जिरकोनिया सिरेमिकहरू मुख्यतया दन्तचिकित्सामा प्रयोग गरिन्छ।

 

 

एयरोस्पेस क्षेत्र

विभिन्न कठोर अनुप्रयोग परिस्थितिहरूमा सिरेमिकहरू निरन्तर रूपमा आफ्नो असाधारण प्रदर्शनको लागि अलग देखिन्छन्। सैन्य र एयरोस्पेस उद्योगहरू उन्नत सिरेमिकहरूको लागि सबैभन्दा मनपर्ने अनुप्रयोग बजारहरू मध्ये दुई हुन्। "उच्च तापक्रम प्रतिरोध" र "स्टिल्थ" एयरोस्पेस उद्योगमा दुई प्राथमिक सिरेमिक विकास लाइनहरू हुन्।

 

एकल क्रिस्टल, थर्मल ब्यारियर कोटिंग्स, र सक्रिय हावा शीतलनको क्षमता बिस्तारै कम हुँदै जाँदा सैन्य उड्डयन इन्जिनहरूको नयाँ पुस्तालाई नयाँ उच्च-तापमान प्रतिरोधी संरचनात्मक सामग्रीहरूको आवश्यकता बढ्दै गएको छ। SiC/SiC-CMC उच्च-तापमान प्रतिरोधी संरचनात्मक सामग्रीहरूको लागि शीर्ष विकल्पहरू मध्ये एकको रूपमा देखा परेको छ। SiC/SiC-CMC लाई सिलिकन कार्बाइड फाइबरले ठूलो मात्रामा बलियो र कडा बनाइएको छ। SiC/SiC-CMC को लागि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कच्चा पदार्थ सिलिकन कार्बाइड फाइबर हो, जसको तापक्रम प्रतिरोध १२००°C भन्दा माथि छ र यसले अनुसन्धान प्रतियोगितामा उड्डयन शक्तिहरूको ध्यान खिचेको छ।

 

 

सामान्यतया अवशोषक माध्यम (शोषक) र म्याट्रिक्स सामग्री (कहिलेकाहीं बाइन्डरको रूपमा चिनिन्छ) मिलेर बनेको, अवशोषक सामग्रीहरू सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण स्टिल्थ सामग्रीहरू हुन्। सिलिकन कार्बाइड बहु-ब्यान्ड शोषक सिरेमिक सामग्रीहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिने प्राथमिक घटक हो; अजैविक सिरेमिक न्यानोपार्टिकल्स र अजैविक पोलिमर सामग्रीहरू मिलेर सिरेमिक इन्फ्रारेड स्टिल्थ सामग्रीहरू बनाउँछन्, एक प्रकारको कोटिंग। प्रभावकारी ब्रॉडब्यान्ड इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक तरंग अवशोषण उत्पादन गर्न, अजैविक सिरेमिक न्यानोपार्टिकल्सलाई अजैविक पोलिमर म्याट्रिक्समा समान रूपमा छरिन्छ र सावधानीपूर्वक नियन्त्रण गरिन्छ।