Пяць асноўных галін для будучага развіцця керамічных вырабаў
Індустрыя электрамабіляў
Згодна з апошнімі дадзенымі Кітайскай асацыяцыі вытворцаў аўтамабіляў, Кітай вырабіў і прадаў 6,253 мільёна і 6,067 мільёна новых энергетычных аўтамабіляў адпаведна ў перыяд са студзеня па лістапад, павялічыўшыся прыкладна на 100% у параўнанні з аналагічным перыядам мінулага года, з доляй рынку ў 25%. Разам з ростам вытворчасці і продажаў, які значна апярэдзіў рынак за гэты час, пранікненне новых энергетычных аўтамабіляў перавысіла 36% і працягвае расці. Тэхналогіі электрамабіляў пастаянна развіваюцца, што паскорыла замену канструкцый і матэрыялаў іх кампанентаў. Выкарыстанне новых энергетычных электрамабіляў цалкам ахапіла сучасныя керамічныя матэрыялы дзякуючы іх унікальным перавагам у эксплуатацыйных характарыстыках.
Сярод іх пераважаюць шарыкі-падшыпнікі з нітрыду крэмнія HIP і падкладкі з нітрыду крэмнія з высокай цеплаправоднасцю.
01 Шарыкі HIP для падшыпнікаў з нітрыду крэмнію
Падшыпнікі рухавікоў для новых энергетычных транспартных сродкаў патрабуюць меншай шчыльнасці і параўнальна больш зносастойкіх матэрыялаў з-за іх больш высокай хуткасці кручэння ў параўнанні са стандартнымі падшыпнікамі. У керамічных падшыпніках з нітрыду крэмнію шары вырабляюць менш цяпла і трэння ўнутры сістэмы падшыпнікаў. У прыватнасці, нітрыд крэмнію з'яўляецца прыродным электрычным ізалятарам, які можа прадухіліць электрычную карозію ад разраду падшыпнікаў, падоўжыць тэрмін службы змазачных матэрыялаў і падшыпнікаў і ў канчатковым выніку выклікаць выхад з ладу падшыпнікаў. Ён ідэальна падыходзіць для выкарыстання ў розных сектарах, уключаючы электрамабілі.
Керамічныя падшыпнікі ўсё часцей выцясняюць сталёвыя шарыкападшыпнікі ў эпоху электрапрывадаў. Керамічныя шарыкаізаляваныя нітрыд крэмнію падшыпнікі выкарыстоўваюцца ў хатніх мадэлях Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7 і іншых. Напрыклад, выхадны вал рухавіка, які выкарыстоўваецца Tesla, выкарыстоўвае керамічныя падшыпнікі, гібрыдныя керамічныя падшыпнікі, распрацаваныя NSK, і шарыкі падшыпнікаў, зробленыя з 50 шарыкаў з нітрыду крэмнію.
Гарачае ізастатычнае прэсаванне (HIP) і спяканне пад ціскам газу (GPS) з'яўляюцца двума найбольш папулярнымі метадамі падрыхтоўкі для спякання керамічных шароў з нітрыду крэмнію. Гэтыя два метады даюць керамічныя шарыкі, якія часта выкарыстоўваюцца ў многіх месцах. Нітрыд крэмнію HIP забяспечвае выдатныя механічныя якасці і больш працяглы тэрмін службы, чым нітрыд крэмнія GPS.
У цяперашні час вядомыя замежныя фірмы працягваюць кантраляваць долю міжнароднага рынку і кірунак развіцця, у той час як японскія, еўрапейскія і амерыканскія карпарацыі працягваюць дамінаваць у вытворчасці высакаякасных керамічных падшыпнікаў. У 2015 годзе ў маёй краіне была створана кампанія National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd.
зрабіла значны прагрэс у тэхналогіі масавай вытворчасці керамічных шароў з нітрыду крэмнію гарачага ізастатычнага прэсавання, зрабіўшы яе першай кампаніяй у Кітаі, якая наладзіла масавую вытворчасць гэтых матэрыялаў, і трэцяй кампаніяй у цэлым пасля Toshiba ў Японіі і Kustec у Злучаных Штатах. SKF у Швецыі, Timken у ЗША, GMN у Германіі і Forsa ў Іспаніі ўваходзяць у лік краін, у якія пастаўляецца іх прадукцыя. Акрамя таго, супастаўныя метады выкарыстоўваюцца Sinoceramic Jinsheng і іншымі для стварэння шарыкаў з нітрыду крэмнію з трываласцю на выгіб 1000 МПа.
02 Керамічная падкладка з нітрыду крэмнію з высокай цеплаправоднасцю
Керамічныя падкладкі з нітрыду крэмнію ў асноўным выкарыстоўваюцца ў сілавых блоках, паўправадніковых прыборах і інвертарах чыста электрычных транспартных сродкаў (EV) і гібрыдных электрамабіляў (HEV) і маюць велізарны рынкавы патэнцыял і перспектывы прымянення.
У цяперашні час трываласць на выгіб складае 650 МПа, трываласць на разрыў 5–7 МПа·м1/2 і цеплаправоднасць 85 Вт/(м·К) неабходныя для камерцыйнага выкарыстання керамічных падкладак з высокай цеплаправоднасцю нітрыду крэмнію. Toshiba Group, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa і Nippon Fine Ceramics з'яўляюцца асноўнымі кампаніямі, якія валодаюць магутнасцю для масавай вытворчасці керамічных падкладак з нітрыду крэмнію з высокай цеплаправоднасцю.
Акрамя таго, быў дасягнуты пэўны прагрэс у айчынных даследаваннях керамічных падкладак з нітрыду крэмнію. Аптымізаваўшы метад і працэс спякання, Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd. паспяхова падрыхтавала керамічную падкладку з нітрыду крэмнію з трываласцю на выгіб 700-800 МПа, трываласцю на разрыў ≥8 МПа·м1/2 і цеплаправоднасцю ≥80 Вт/(м·К). Керамічная падкладка з нітрыду крэмнію, вырабленая пекінскім аддзяленнем Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. з выкарыстаннем працэсу ліцця стужкай, мае цеплаправоднасць 100 Вт/(м·К).
У цяперашні час электрамабілі набліжаюцца да інтэлекту ў выніку росту папулярнасці новых энергетычных транспартных сродкаў і развіцця штучнага інтэлекту (AI). Вытворцы аўтамабіляў таксама праявілі цікавасць да розных керамічных матэрыялаў, уключаючы ўпаковачныя матэрыялы для лідараў, вугляродна-керамічныя тармазы, MLCC высокай ёмістасці, керамічныя цеплаправодныя матэрыялы і г.д.
Вытворчасць паўправаднікоў
Прамысловы закон "адно пакаленне тэхналогіі, адно пакаленне працэсу, адно пакаленне абсталявання" рэгулюе паўправадніковую прамысловасць, і дасягненні ў галіне тэхналогій дакладных дэталяў маюць вырашальнае значэнне для мадэрнізацыі і ітэрацыі паўправадніковага абсталявання. Прэцызійныя керамічныя дэталі з'яўляюцца найбольш рэпрэзентатыўнымі матэрыяламі для паўправадніковых дакладных дэталяў сярод іх. Яны выкарыстоўваюцца ў шэрагу ключавых працэсаў вытворчасці паўправаднікоў, уключаючы тручэнне, хімічнае асаджэнне з паравай фазы, фізічнае асаджэнне з паравай фазы і іённую імплантацыю. як механічныя рычагі, электрастатычныя патроны, лайнеры, накіроўвалыя і падшыпнікі, сярод іншага. Ён выконвае функцыю стабілізацыі, абароны і адцягнення ўвагі, асабліва ў паражніны абсталявання.
Вытворчасць паўправаднікоў Паўправадніковая прамысловасць рэгулюецца прамысловым законам "адно пакаленне тэхналогій, адно пакаленне працэсаў, адно пакаленне абсталявання", і ўдасканаленне тэхналогіі дакладных дэталяў мае важнае значэнне для мадэрнізацыі і ітэрацыі паўправадніковага абсталявання. З усіх матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца для паўправадніковых дакладных дэталяў, найбольш рэпрэзентатыўнымі з'яўляюцца прэцызійныя керамічныя дэталі. Сярод іншых важных працэсаў вытворчасці паўправаднікоў яны выкарыстоўваюцца ў тручэнні, хімічным нанясенні з паравай фазы, фізічным нанясенні з паравай фазы і іённай імплантацыі. напрыклад, падшыпнікі, укладышы, накіроўвалыя, электрастатычныя патроны і механічныя мантажныя рычагі, каб назваць некалькі. Ён служыць для адводу, абароны і стабілізацыі, асабліва ўнутры паражніны абсталявання.
Энергазберагальная і прыродаахоўная прамысловасць
Пад кіраўніцтвам нацыянальнай палітыкі "падвойнага вугляроду" ўсе галіны прамысловасці паступова развіваюцца ў напрамку энергазберажэння, скарачэння выкідаў вугляроду, зніжэння забруджвання і павышэння эфектыўнасці. На гэтым фоне керамічная прамысловасць сутыкаецца з праблемамі спажывання энергіі і аховы навакольнага асяроддзя, але яна таксама адкрывае новыя магчымасці для развіцця керамічных матэрыялаў.
01 Керамічная мембрана
Для таго, каб замяніць звычайную тэхналогію фільтрацыйнага падзелу, тэхналогія мембраннага падзелу з керамічнай мембранай у сваёй аснове ў цяперашні час у асноўным выкарыстоўваецца ў якасці высокаэфектыўнага працэсу падзелу ў перапрацоўчай прамысловасці і спецыяльных галінах ачысткі вады для фільтрацыйнага падзелу, канцэнтрацыі і ачысткі, а таксама ачысткі і выдалення прымешак.
Керамічная плоская мембрана
Сярод іх вадкасці ў складаных умовах можна фільтраваць, аддзяляць і ачышчаць з дапамогай высокаэфектыўных керамічных плоскіх мембран. Устойлівасць да высокіх тэмператур і ціску, высокая хімічная ўстойлівасць, высокая эфектыўнасць фільтрацыі, добрая надзейнасць, нізкія эксплуатацыйныя выдаткі і выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне, працяглы тэрмін службы і экалагічная чысціня на працягу ўсяго жыццёвага цыкла - некаторыя з іх атрыбутаў. Ён шырока выкарыстоўваўся і прасоўваўся ў сферах гарадской каналізацыі, размеркаванай ачысткі вады, ачысткі чорнай і пахкай вады, паўторнага выкарыстання адноўленай вады і ачысткі сцёкавых вод індустрыяльных паркаў. Гэта асноўны кірунак развіцця ў галіне міжнародных высокаэфектыўных керамічных раздзяляльных мембран і мае шырокі спектр рынкавых перспектыў.
Разам з ачысткай вады на гарызонце таксама стаіць пытанне аб барацьбе з забруджваннем паветра ў маёй краіне. Экалагічна чысты каталізатар сістэмы нанадэнітрыфікацыі аксіду рэдказямельных металаў загружаецца на кампазітны мембранны матэрыял з керамічнага валакна ў якасці апорнага корпуса для стварэння высокатэмпературнай валакністай мембраны для дэнітрыфікацыі і выдалення пылу, фільтруючага элемента з інтэграванымі функцыямі дэнітрыфікацыі і выдалення пылу, які дазваляе дасягнуць прамой ачысткі газу ва ўмовах высокай тэмпературы.
02 Аэрагель
Шырокая распрацоўка экалагічнага і нізкавугляроднага аэрагеля, суперізаляцыйнага матэрыялу, стварыла дагэтуль нечуваны патэнцыял для росту сектара аэрагеляў. Мяркуецца, што новая тэхналогія аэрогеля будзе інтэгравана з ростам экалагічна чыстай вытворчасці для стварэння большай колькасці прымянення новых прадуктаў у адпаведнасці з тэндэнцыяй больш хуткага развіцця экалагічна чыстых галін.
Аэрагель мае надзвычай нізкую шчыльнасць, звышвысокую сітаватасць, нізкі паказчык праламлення, нізкую цеплаправоднасць, нізкі акустычны супраціў і іншыя характарыстыкі, якіх не маюць звычайныя цвёрдыя матэрыялы. Гэтыя характарыстыкі робяць яго вялікімі перспектывамі прымянення ў галіне цеплаізаляцыі, біямедыцыны, гукаізаляцыі, адсорбцыі і г.д., а патэнцыял рынку велізарны.
Індустрыя біямедыцыны
Усё больш і больш штучных імплантатаў і органаў будзе выкарыстоўвацца ў тэрапеўтычных умовах па меры развіцця грамадства і паляпшэння жыцця людзей. У маёй краіне такія металы, як нержавеючая сталь і кобальтавыя сплавы, даўно выкарыстоўваюцца для артапедычнага лячэння і рамонту з-за іх выдатных механічных і кантрольных якасцей; тым не менш, іх биосовместимость адсутнічае. Такім чынам, рынак і даследаванні матэрыялаў для пакрыццяў або біякерамікі, якія з'яўляюцца больш здаровымі і больш сумяшчальнымі, хутка пашыраюцца.
З-за сваёй выключнай трываласці на пералом і зносаўстойлівасці біямедыцынская кераміка, такая як Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4 і роднасныя кампазітныя керамічныя матэрыялы, часта выкарыстоўваецца ў хірургічных нясучых пратэзах, зубных імплантатах, касцяных заменніках і г.д. кераміка. Сярод іх нітрыд крэмнію спалучае ў сабе бактэрыцыдны эфект і самазмазвальныя ўласцівасці, а яго імплантат валодае доўгатэрміновай стабільнай біялагічнай стабільнасцю.
Прагназуецца, што ў 2022 годзе аб'ём сусветнага рынку медыцынскіх керамічных матэрыялаў складзе каля 15 мільярдаў долараў. Чакаецца, што ў 2022 годзе рынак медыцынскіх керамічных матэрыялаў у Кітаі складзе каля 4,5 мільярда долараў ЗША. З іх большасць (каля 60%) складае гліназёмная кераміка. Нітрыд крэмнія кераміка выкарыстоўваецца для артапедычных імплантатаў, а цырконіевая кераміка ў асноўным выкарыстоўваецца ў стаматалогіі.
Аэракасмічны сектар
Кераміка нязменна вылучаецца сваёй выключнай прадукцыйнасцю ў розных жорсткіх сітуацыях прымянення. Ваенная і аэракасмічная прамысловасць з'яўляюцца двума найбольш папулярнымі рынкамі прымянення сучаснай керамікі. "Устойлівасць да высокіх тэмператур" і "стэлс" - гэта два асноўныя напрамкі развіцця керамікі ў аэракасмічнай прамысловасці.
Новае пакаленне ваенных авіяцыйных рухавікоў мае ўсё большую патрэбу ў новых канструкцыйных матэрыялах, устойлівых да высокіх тэмператур, паколькі патэнцыял монакрышталяў, цеплавых бар'ерных пакрыццяў і актыўнага паветранага астуджэння паступова вычэрпваецца. SiC/SiC-CMC стаў адным з лепшых варыянтаў канструкцыйных матэрыялаў, устойлівых да высокіх тэмператур. SiC/SiC-CMC умацаваны і загартаваны ў значнай ступені валакном з карбіду крэмнію. Самай важнай сыравінай для SiC/SiC-CMC з'яўляецца валакно з карбіду крэмнію, якое мае тэмпературную ўстойлівасць вышэй за 1200°C і прыцягнула ўвагу авіяцыйных дзяржаў у конкурсе даследаванняў.
Як правіла, складаюцца з паглынальнай асяроддзя (паглынальнік) і матэрыялу матрыцы (часам вядомага як злучнае), паглынальныя матэрыялы з'яўляюцца аднымі з найбольш важных матэрыялаў для ўтойвання. Карбід крэмнію з'яўляецца асноўным інгрэдыентам, які выкарыстоўваецца для стварэння шматпалосных паглынальных керамічных матэрыялаў; неарганічныя керамічныя наначасціцы і неарганічныя палімерныя матэрыялы аб'ядноўваюцца, утвараючы керамічныя інфрачырвоныя стэлс-матэрыялы, свайго роду пакрыццё. Каб забяспечыць эфектыўнае шырокапалоснае паглынанне электрамагнітных хваль, неарганічныя керамічныя наначасціцы раўнамерна дыспергуюць у неарганічнай палімернай матрыцы і старанна кантралююць.