Limang pangunahing industriya para sa hinaharap na pag-unlad ng mga produktong ceramic

Industriya para sa mga de-kuryenteng sasakyan

 

Ang China ay gumawa at nagbenta ng 6.253 milyon at 6.067 milyong bagong enerhiyang sasakyan, ayon sa pagkakabanggit, sa pagitan ng Enero at Nobyembre, tumaas nang humigit-kumulang 100% taon-taon, na may 25% na bahagi ng merkado, ayon sa pinakabagong mga numero mula sa China Association of Automobile Manufacturers. Kasabay ng paglago ng pagmamanupaktura at benta na malayong lumampas sa merkado sa panahong iyon, ang pagpasok ng bagong enerhiya na sasakyan ay lumampas sa 36% at patuloy na tumataas. Ang teknolohiya ng de-kuryenteng sasakyan ay patuloy na umuunlad, na nagpabilis sa pagpapalit ng mga disenyo at materyales ng mga bahagi nito. Ang paggamit ng mga bagong de-koryenteng sasakyan ng enerhiya ay ganap na yumakap sa mga advanced na ceramic na materyales dahil sa kanilang natatanging mga pakinabang sa pagganap.

Kabilang sa mga ito, laganap ang HIP silicon nitride bearing balls at high thermal conductivity silicon nitride substrates.

 

 

01 HIP Ball para sa Silicon Nitride Bearings

Ang mga motor bearings para sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya ay nangangailangan ng mas mababang densidad at medyo mas maraming materyales na lumalaban sa pagsusuot dahil sa kanilang mas mataas na mga rate ng pag-ikot kung ihahambing sa mga karaniwang bearings. Sa silicon nitride ceramic bearings, ang mga bola ay gumagawa ng mas kaunting init at friction sa loob ng bearing system. Sa partikular, ang silicon nitride ay isang natural na nagaganap na electrical insulator na maaaring pigilan ang electrical corrosion mula sa paglabas ng bearing, pahabain ang buhay ng mga lubricant at bearings, at kalaunan ay magdulot ng pagkabigo sa bearing. Ito ay mainam para sa paggamit sa iba't ibang sektor, kabilang ang mga de-kuryenteng sasakyan.

 

Ang mga ceramic bearings ay lalong pinapalitan ang steel ball bearings sa edad ng mga electric drive. Silicon nitride ceramic ball insulated bearings ay ginagamit sa domestic Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7, at iba pang mga modelo. Halimbawa, ang output shaft ng motor na ginagamit ng Tesla ay gumagamit ng ceramic bearings, hybrid ceramic bearings na dinisenyo ng NSK, at mga bearing ball na gawa sa 50 silicon nitride balls.

Ang hot isostatic pressing (HIP) at gas pressure sintering (GPS) ay ang dalawang pinakasikat na pamamaraan ng paghahanda para sa silicon nitride ceramic ball sintering. Ang dalawang pamamaraan na ito ay nagbubunga ng mga ceramic na bola na kadalasang ginagamit sa maraming setting. Ang HIP silicon nitride ay nagbibigay ng higit na mahusay na mekanikal na mga katangian at mas mahabang buhay ng pagkapagod kaysa sa GPS silicon nitride.

Sa kasalukuyan, patuloy na kinokontrol ng mga kilalang dayuhang kumpanya ang internasyunal na bahagi ng merkado at direksyon ng pag-unlad, habang ang mga korporasyong Hapon, Europeo, at Amerikano ay patuloy na nangingibabaw sa pagmamanupaktura ng mga high-end na ceramic bearing goods. Nakita noong 2015 ang pagtatatag ng National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. sa aking bansa.

gumawa ng makabuluhang pag-unlad sa teknolohiya para sa mass producing hot isostatically pressed silicon nitride ceramic balls, na ginagawa itong unang kumpanya sa China na nagtatag ng mass production ng mga materyales na ito at ang ikatlong kumpanya sa pangkalahatan, sa likod ng Toshiba sa Japan at Kustec sa United States. Ang SKF sa Sweden, Timken sa US, GMN sa Germany, at Forsa sa Spain ay kabilang sa mga bansa kung saan ipinapadala ang mga produkto nito. Higit pa rito, ang mga maihahambing na pamamaraan ay ginagamit ng Sinoceramic Jinsheng at iba pa upang lumikha ng mga bola ng silicon nitride na may 1000 MPa na baluktot na lakas.

 

 

02 Mataas na thermal conductivity silicon nitride ceramic substrate

Ang Silicon nitride ceramic substrates ay pangunahing ginagamit sa mga power unit, semiconductor device at inverters ng mga purong electric vehicle (EV) at hybrid electric vehicle (HEV), at may malaking potensyal sa merkado at mga prospect ng aplikasyon.

Sa kasalukuyan, ang lakas ng bending na 650 MPa, fracture toughness na 5–7 MPa·m1/2, at thermal conductivity na 85 W/(m·K) ay kinakailangan para sa komersyal na paggamit ng mataas na thermal conductivity na silicon nitride ceramic na materyales sa substrate. Ang Toshiba Group, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa, at Nippon Fine Ceramics ay ang mga pangunahing kumpanya na nagtataglay ng kapasidad na gumawa ng mass-produce ng silicon nitride ceramic substrates na may mataas na thermal conductivity.

 

Bukod pa rito, nagkaroon ng ilang pag-unlad sa domestic research sa silicon nitride ceramic substrate na materyales. Sa pamamagitan ng pag-optimize sa paraan at proseso ng sintering, matagumpay na naihanda ng Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd. ang isang silicon nitride ceramic substrate na may lakas ng bending na 700-800MPa, isang fracture toughness na ≥8MPa·m1/2, at isang thermal conductivity na ≥80W/(m·K). Ang silicon nitride ceramic substrate na ginawa ng Beijing Branch ng Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. gamit ang tape casting process ay may thermal conductivity na 100 W/(m·K).

 

Ang mga de-kuryenteng sasakyan ay kasalukuyang lumalapit sa katalinuhan bilang resulta ng lumalagong katanyagan ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya at pag-unlad ng artificial intelligence (AI). Nagpakita rin ng interes ang mga manufacturer ng sasakyan sa iba't ibang ceramic na materyales, kabilang ang lidar packing materials, carbon ceramic brakes, high-capacity MLCC, ceramic thermal conductive materials, atbp.

 

Paggawa ng semiconductor

Ang pang-industriyang batas ng "isang henerasyon ng teknolohiya, isang henerasyon ng proseso, isang henerasyon ng kagamitan" ang namamahala sa industriya ng semiconductor, at ang mga pagsulong sa precision part na teknolohiya ay mahalaga sa modernisasyon at pag-ulit ng semiconductor na kagamitan. Ang mga precision ceramic na bahagi ay ang pinaka-kinakatawan na mga materyales para sa mga bahagi ng katumpakan ng semiconductor sa kanila. Ginagamit ang mga ito sa isang bilang ng mga pangunahing proseso ng pagmamanupaktura ng semiconductor, kabilang ang etching, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, at ion implantation. tulad ng mga mechanical handling arm, electrostatic chuck, liners, guideing rails, at bearings, bukod sa iba pa. Ginagawa nito ang mga tungkulin ng pagpapapanatag, pagtatanggol, at pagkagambala, lalo na sa loob ng lukab ng kagamitan.

 

Produksyon ng mga semiconductor Ang industriya ng semiconductor ay pinamamahalaan ng batas pang-industriya ng "isang henerasyon ng teknolohiya, isang henerasyon ng proseso, isang henerasyon ng kagamitan," at ang mga pagpapabuti sa precision part na teknolohiya ay mahalaga sa modernisasyon at pag-ulit ng semiconductor na makinarya. Sa lahat ng mga materyales na ginagamit para sa mga bahagi ng katumpakan ng semiconductor, ang mga bahagi ng katumpakan na ceramic ay ang pinakakinatawan. Ginagamit ang mga ito sa etching, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, at ion implantation, bukod sa iba pang mahahalagang pamamaraan sa pagmamanupaktura ng semiconductor. tulad ng mga bearings, liners, guideing rails, electrostatic chuck, at mechanical handling arm, upang pangalanan ang ilan. Ito ay nagsisilbing diversion, defense, at stabilization, lalo na sa loob ng equipment cavity.

 

 

Enerhiya-saving at kapaligiran proteksyon industriya

Sa ilalim ng patnubay ng pambansang patakarang "dual carbon", lahat ng industriya ay unti-unting umuunlad sa direksyon ng pagtitipid ng enerhiya, pagbabawas ng carbon, pagbabawas ng polusyon, at pagpapabuti ng kahusayan. Sa ilalim ng background na ito, ang industriya ng ceramic ay nahaharap sa pagkonsumo ng enerhiya at mga pressure sa proteksyon sa kapaligiran, ngunit nagdadala din ito ng mga bagong pagkakataon sa pag-unlad sa mga ceramic na materyales.

 

 

01 Ceramic na lamad

Upang mapalitan ang kumbensyonal na teknolohiya sa paghihiwalay ng pagsasala, ang teknolohiya ng paghihiwalay ng lamad na may ceramic membrane sa core nito ay kasalukuyang pangunahing ginagamit bilang isang proseso ng paghihiwalay na may mataas na kahusayan sa industriya ng proseso at mga espesyal na larangan ng paggamot sa tubig para sa paghihiwalay ng pagsasala, konsentrasyon at paglilinis, at pagdalisay at pagtanggal ng karumihan.

Ceramic flat lamad

Kabilang sa mga ito, ang mga likido sa mga kumplikadong setting ay maaaring i-filter, ihiwalay, at linisin gamit ang mataas na pagganap na ceramic flat membranes. Ang mataas na temperatura at paglaban sa presyon, malakas na katatagan ng kemikal, mataas na kahusayan sa pag-filter, mahusay na pagiging maaasahan, mababang gastos sa pagpapatakbo at pagpapanatili, pinahabang buhay ng serbisyo, at pagiging kabaitan sa kapaligiran sa buong ikot ng buhay ang ilan sa kanilang mga katangian. Ito ay malawakang ginagamit at na-promote sa mga lugar ng munisipal na dumi sa alkantarilya, distributed water treatment, black and odorous water treatment, reclaimed water reuse, at industrial park wastewater treatment. Ito ang pangunahing direksyon ng pag-unlad sa larangan ng mga international high-performance na ceramic separation membrane at may malawak na hanay ng mga prospect sa merkado.

Kasabay ng paggamot sa tubig, ang pamamahala ng polusyon sa hangin sa aking bansa ay nasa abot-tanaw din. Ang environment friendly na bihirang earth-metal oxide system na nano-denitrification catalyst ay inilalagay sa ceramic fiber composite membrane material bilang support body upang lumikha ng high-temperature fiber membrane para sa denitrification at pagtanggal ng alikabok, isang elemento ng filter na may pinagsamang denitrification at mga function ng pagtanggal ng alikabok na maaaring makamit ang direktang paglilinis ng gas sa ilalim ng mataas na temperatura na mga kondisyon.

 

 

02 Airgel

Ang malawak na berde at mababang-carbon na pag-unlad ng aerogel, isang super insulating na materyal, ay lumikha ng hindi pa naririnig na potensyal para sa paglago ng sektor ng airgel. Ang bagong teknolohiya ng airgel ay inaasahang maisasama sa paglago ng berdeng pagmamanupaktura upang lumikha ng higit pang mga bagong aplikasyon ng produkto alinsunod sa takbo ng mga berdeng industriya na mas mabilis na umuunlad.

 

Ang Airgel ay may napakababang density, napakataas na porosity, mababang refractive index, mababang thermal conductivity, mababang acoustic impedance at iba pang mga katangian na wala sa mga pangkalahatang solidong materyales. Dahil sa mga katangiang ito, mayroon itong mahusay na mga prospect ng aplikasyon sa larangan ng thermal insulation, biomedicine, sound insulation, adsorption, atbp., at malaki ang potensyal ng demand sa merkado.

 

 

Industriya ng biomedicine

Parami nang parami ang mga artipisyal na implant at organo ang gagamitin sa mga therapeutic setting habang umuunlad ang lipunan at bumubuti ang buhay ng mga tao. Sa aking bansa, ang mga metal tulad ng hindi kinakalawang na asero at kobalt na haluang metal ay matagal nang ginagamit para sa pagpapagaling at pagkukumpuni ng orthopaedic dahil sa kanilang mahusay na mga katangian ng mekanikal at kontrol; gayunpaman, ang kanilang biocompatibility ay kulang. Dahil dito, ang merkado at pananaliksik para sa mga materyales sa patong o bioceramics na mas malusog at mas magkatugma ay mabilis na lumalawak.

Dahil sa kanilang kakaibang fracture toughness at wear resistance, ang mga biomedical ceramics tulad ng Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4, at mga kaugnay na composite ceramic na materyales ay kadalasang ginagamit sa surgical load-bearing prostheses, dental implants, bone substitutes, atbp. salamin na keramika. Kabilang sa mga ito, pinagsasama ng silicon nitride ang bactericidal effect at self-lubricating properties, at ang implant nito ay may pangmatagalang matatag na biological stability.

Sa 2022, ang laki ng pandaigdigang merkado para sa mga medikal na ceramic na materyales ay inaasahang nasa $15 bilyon USD. Sa 2022, ang merkado ng mga medikal na ceramic na materyales sa China ay inaasahang nagkakahalaga ng humigit-kumulang 4.5 bilyong US dollars. Sa kanila, ang alumina ceramics ang bumubuo sa karamihan (mga 60%). Ang silicone nitride ceramics ay ginagamit para sa orthopedic implants, habang ang zirconia ceramics ay pangunahing ginagamit sa dentistry.

 

 

Ang sektor ng aerospace

Ang mga keramika ay patuloy na namumukod-tangi para sa kanilang pambihirang pagganap sa iba't ibang mahirap na sitwasyon sa aplikasyon. Ang mga industriya ng militar at aerospace ay dalawa sa mga pinakagustong merkado ng aplikasyon para sa mga advanced na ceramics. Ang "high temperature resistance" at "stealth" ay ang dalawang pangunahing ceramic development lines sa industriya ng aerospace.

 

Ang bagong henerasyon ng mga military aviation engine ay may tumataas na pangangailangan para sa mga bagong materyal na istruktura na lumalaban sa mataas na temperatura dahil ang potensyal ng mga solong kristal, thermal barrier coatings, at aktibong air cooling ay unti-unting nauubos. Ang SiC/SiC-CMC ay lumitaw bilang isa sa mga nangungunang opsyon para sa mataas na temperatura na lumalaban sa istrukturang materyales. Ang SiC/SiC-CMC ay pinalakas at pinatigas sa malaking bahagi ng silicon carbide fiber. Ang pinakamahalagang hilaw na materyal para sa SiC/SiC-CMC ay ang silicon carbide fiber, na may temperaturang resistensya na higit sa 1200°C at nakakuha ng atensyon ng mga aviation powers sa isang research competition.

 

 

Karaniwang binubuo ng isang absorbing medium (absorbent) at isang matrix material (minsan ay kilala bilang isang binder), ang absorbing materials ay kabilang sa mga pinakamahalagang stealth na materyales. Ang Silicon carbide ay ang pangunahing sangkap na ginagamit upang lumikha ng multi-band absorbent ceramic na materyales; inorganic ceramic nanoparticle at inorganic polymer materyales pagsamahin upang bumuo ng ceramic infrared stealth materyales, isang uri ng patong. Upang makagawa ng epektibong broadband electromagnetic wave absorption, ang mga inorganic na ceramic nanoparticle ay pantay na nakakalat sa isang inorganic na polymer matrix at maingat na kinokontrol.