Cinque industrii maiò per u sviluppu futuru di i prudutti ceramichi

Industria per i veiculi elettrici

 

China hà pruduciutu è vindutu 6,253 milioni è 6,067 milioni di vitture di energia nova, rispettivamente, trà ghjennaghju è nuvembre, circa 100% annu annantu à l'annu, cù una quota di u mercatu di 25%, secondu i figuri più recenti da l'Associazione Chine di Manufacturers Automobile. Inseme à a crescita di fabricazione è di vendita chì superava assai u mercatu in quellu tempu, a penetrazione di i veiculi d'energia nova hà superatu u 36% è cuntinueghja à cresce. A tecnulugia di i veiculi elettrici hè in constante evoluzione, chì hà acceleratu a sostituzione di i so disinni di cumpunenti è materiali. L'usu di i veiculi elettrichi d'energia nova hà abbracciatu cumplettamente i materiali ceramichi avanzati per via di i so vantaghji unichi di prestazione.

Trà elli, sò prevalenti sfere di nitruru di siliciu HIP è sustrati di nitruru di siliciu di alta conduttività termica.

 

 

01 Sfere HIP per cuscinetti in nitruru di siliciu

I cuscinetti di i motori per i veiculi di l'energia nova dumandanu una densità più bassa è materiali comparativamente più resistenti à l'usura per via di i so tassi di rotazione più elevati in paragunà à i cuscinetti standard. In i cuscinetti di ceramica di nitruru di siliciu, e sfere pruducenu menu calore è attritu in u sistema di cuscinetti. In particulare, u nitruru di siliciu hè un insulatore elettricu naturali chì pò prevene a corrosione elettrica da a scarica di cuscinetti, allargà a vita di lubricanti è cuscinetti, è eventualmente induce fallimentu di cuscinetti. Hè ideale per l'utilizazione in una varietà di settori, cumprese vitture elettriche.

 

I cuscinetti di ceramica rimpiazzanu sempre più i cuscinetti à sfera d'acciaio in l'era di l'azionamenti elettrici. I cuscinetti insulati in ceramica di nitruru di siliciu sò usati in Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7 è altri mudelli domestici. Per esempiu, l'arbre di output di u mutore utilizatu da Tesla impiega cuscinetti ceramichi, cuscinetti ceramichi ibridi cuncepiti da NSK, è sfere di cuscinetti fatti di 50 sfere di nitruru di siliciu.

A pressatura isostatica calda (HIP) è a sinterizzazione di pressione di gas (GPS) sò e duie tecniche preparatorie più populari per a sinterizzazione di sfere di ceramica di nitruru di siliciu. Sti dui metudi cedenu boli di ceramica chì sò spessu usati in parechji paràmetri. U nitruru di siliciu HIP furnisce qualità meccaniche superiori è una vita di fatigue più longa cà u nitruru di siliciu GPS.

Attualmente, l'imprese straniere famose cuntinueghjanu à cuntrullà a quota di u mercatu internaziunale è a direzzione di u sviluppu, mentre chì e cumpagnie giapponesi, europee è americane cuntinueghjanu à duminà a fabricazione di prudutti di ceramica high-end. 2015 hà vistu u stabilimentu di National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd in a mo nazione.

hà fattu un avanzamentu significativu in a tecnulugia per a produzzione in massa di sfere di ceramica di nitruru di siliciu pressatu isostaticamente, facendu a prima cumpagnia in Cina à stabilisce a produzzione di massa di sti materiali è a terza cumpagnia in generale, daretu à Toshiba in Giappone è Kustec in i Stati Uniti. SKF in Svezia, Timken in i Stati Uniti, GMN in Germania è Forsa in Spagna sò trà i paesi à quale i so prudutti sò spediti. Inoltre, i metudi paragunabili sò usati da Sinoceramic Jinsheng è altri per creà sfere di nitruru di siliciu cù una forza di curvatura di 1000 MPa.

 

 

02 Sustrato ceramicu di nitruru di siliciu di alta conduttività termica

I sustrati di ceramica di nitruru di siliciu sò usati principalmente in unità di putenza, dispositivi semiconduttori è inverter di veiculi elettrici puri (EV) è veiculi elettrici ibridi (HEV), è anu un enorme potenziale di mercatu è prospettive d'applicazione.

Attualmente, a forza di curvatura di 650 MPa, a tenacità di frattura di 5-7 MPa·m1/2, è a conduttività termica di 85 W/(m·K) sò necessarie per l'usu cummerciale di materiali di sustrato ceramicu di nitruru di silicu di alta conduttività termica. U Gruppu Toshiba, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa è Nippon Fine Ceramics sò l'imprese primarie chì pussedenu a capacità di pruduce in massa sustrati ceramichi di nitruru di siliciu cù alta conduttività termica.

 

Inoltre, ci hè statu qualchì avanzamentu in a ricerca domestica nantu à i materiali di sustrato ceramicu di nitruru di siliciu. Ottimizendu u metudu è u prucessu di sinterizzazione, Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd. hà preparatu cun successu un sustrato ceramicu di nitruru di siliciu cù una forza di curvatura di 700-800MPa, una durezza di frattura di ≥8MPa·m1/2, è una conduttività termica di ≥80W/(m·K). U sustrato di ceramica di nitruru di siliciu fabbricatu da a succursale di Pechino di Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd cù u prucessu di casting di cinta hà una conduttività termale di 100 W / (m·K).

 

I veiculi elettrici sò attualmente più vicinu à l'intelligenza cum'è u risultatu di a pupularità crescente di i veiculi d'energia nova è u sviluppu di l'intelligenza artificiale (AI). I pruduttori di l'automobile anu ancu dimustratu interessu in una varietà di materiali ceramichi, cumpresi i materiali di imballaggio lidar, freni di ceramica di carbonu, MLCC d'alta capacità, materiali cunduttivi termichi ceramichi, etc.

 

Fabricazione di semiconduttori

A lege industriale di "una generazione di tecnulugia, una generazione di prucessu, una generazione d'equipaggiu" guverna l'industria di i semiconduttori, è l'avvanzi in a tecnulugia di parti di precisione sò cruciali per a mudernizazione è l'iterazione di l'equipaggiu di semiconductor. E parti ceramiche di precisione sò i materiali più rappresentativi per e parti di precisione di semiconductor trà elli. Sò usati in una quantità di prucessi chjave di fabricazione di semiconduttori, cumprese l'incisione, a deposizione di vapore chimicu, a deposizione fisica di vapore è l'implantazione di ioni. cum'è bracci di manuvra meccanica, mandrini elettrostatici, rivestimenti, binari di guida è cuscinetti, frà altri. Esegue u rolu di stabilizazione, difesa è distrazione, in particulare in a cavità di l'equipaggiu.

 

Pruduzzione di semiconduttori L'industria di i semiconduttori hè guvernata da a lege industriale di "una generazione di tecnulugia, una generazione di prucessu, una generazione d'equipaghji", è e migliure in a tecnulugia di parti di precisione sò essenziali per a mudernizazione è l'iterazione di i machini semiconduttori. Di tutti i materiali utilizati per e parti di precisione di semiconductor, i pezzi di ceramica di precisione sò i più rapprisentanti. Sò impiegati in l'incisione, a deposizione di vapore chimicu, a deposizione fisica di vapore è l'implantazione di ioni, frà altri prucessi impurtanti di fabricazione di semiconduttori. cum'è cuscinetti, rivestimenti, rails di guida, mandrini elettrostatici, è braccia di manipulazione meccanica, per nome uni pochi. Serve cum'è diversione, difesa è stabilizazione, in particulare in a cavità di l'equipaggiu.

 

 

Industria di risparmiu energeticu è prutezzione di l'ambiente

Sutta a guida di a pulitica naziunale di "duale carbonu", tutte l'industrii si sviluppanu gradualmente in a direzzione di u risparmiu d'energia, a riduzione di u carbonu, a riduzione di a contaminazione è a migliurà di l'efficienza. Sutta stu sfondate, l'industria ceramica face u cunsumu d'energia è e pressioni di prutezzione di l'ambiente, ma porta ancu novi opportunità di sviluppu à i materiali ceramichi.

 

 

01 Membrana ceramica

Per rimpiazzà a tecnulugia di separazione di filtrazione convenzionale, a tecnulugia di separazione di a membrana cù a membrana ceramica in u so core hè attualmente aduprata principalmente cum'è un prucessu di separazione d'alta efficienza in l'industria di processu è campi di trattamentu d'acqua speciale per a separazione di filtrazione, cuncentrazione è purificazione, è purificazione è eliminazione di impurità.

Membrana piatta di ceramica

Frà elli, i fluidi in paràmetri cumplessi ponu esse filtrati, siparati è purificati cù membrani piatti di ceramica d'altu rendiment. L'alta resistenza à a temperatura è a pressione, una forte stabilità chimica, una alta efficienza di filtrazione, una bona affidabilità, bassi costi di operazione è di mantenimentu, una vita di serviziu estesa, è amichevule ambientale in tuttu u ciclu di vita sò alcuni di i so attributi. Hè statu largamente utilizatu è prumuvutu in i settori di l'acqua di lignu municipale, u trattamentu di l'acqua distribuita, u trattamentu di l'acqua nera è odorosa, a riutilizazione di l'acqua ricuperata è u trattamentu di l'acqua di u parcu industriale. Hè a direzzione di sviluppu primariu in u campu di membrani di separazione ceramica di altu rendiment internaziunale è hà una larga gamma di prospettive di u mercatu.

Inseme cù u trattamentu di l'acqua, a gestione di a contaminazione di l'aria in a mo nazione hè ancu in l'orizzonte. U catalizzatore di nano-denitrificazione di sistema di ossidu di terra rara è ecologicu hè caricatu nantu à u materiale di membrana compositu di fibra ceramica cum'è u corpu di supportu per creà a membrana di fibra di alta temperatura per a denitrificazione è a rimozione di polvera, un elementu di filtru cù funzioni integrate di denitrificazione è di rimozione di polvera chì ponu ottene purificazione diretta di gas in cundizioni d'alta temperatura.

 

 

02 Airgel

U vastu sviluppu verde è bassu di carbonu di l'aerogel, un materiale super insulating, hà creatu un putenziale inauditu per a crescita di u settore di l'aerogel. A nova tecnulugia di l'aerogel hè prevista per esse integrata cù a crescita di a fabricazione verde per creà più applicazioni di produttu novi in ​​linea cù a tendenza di l'industrii verdi chì si sviluppanu più rapidamente.

 

L'Airgel hà una densità estremamente bassa, una porosità ultra-alta, un indice di rifrazione bassu, una conduttività termica bassa, una impedenza acustica bassa è altre caratteristiche chì i materiali solidi generali ùn anu micca. Queste caratteristiche facenu avè grandi prospettive d'applicazione in i campi di l'insulazione termale, a biomedicina, l'insulazione di u sonu, l'adsorption, etc., è u potenziale di a dumanda di u mercatu hè enormu.

 

 

Industria di a biomedicina

Sempre più implanti è organi artificiali seranu utilizati in i paràmetri terapèuti mentre a sucetà si sviluppa è a vita di e persone hè megliu. In a mo nazione, metalli cum'è l'acciaio inossidabile è l'aliati di cobalt sò longu utilizati per a curazione ortopedica è a riparazione per via di e so qualità meccanica è di cuntrollu superiore; in ogni modu, a so biocompatibilità manca. In cunseguenza, u mercatu è a ricerca per i materiali di rivestimentu o bioceramica chì sò più sani è più cumpatibili si sviluppanu rapidamente.

A causa di a so eccezziunale resistenza à a frattura è a resistenza à l'usura, a ceramica biomedica cum'è Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4, è i materiali ceramichi compositi sò spessu impiegati in protesi chirurgiche portanti, implanti dentali, sustituti di l'ossu, ecc. Frà questi, u nitruru di siliciu combina l'effettu bactericida è e proprietà autolubrificanti, è u so impianto hà una stabilità biologica stabile à longu andà.

In u 2022, a dimensione di u mercatu mundiale per i materiali ceramichi medichi hè prevista à circa $ 15 miliardi USD. In u 2022, u mercatu di i materiali ceramichi medichi in Cina hè previstu di valerà circa 4,5 miliardi di dollari americani. Di elli, a ceramica d'alumina custituiscenu a maiuranza (circa 60%). A ceramica di nitruru di siliciu hè impiegata per l'impianti ortopedici, mentre chì a ceramica di zirconia hè principalmente utilizata in odontoiatria.

 

 

U settore aerospaziale

A ceramica si distingue sempre per a so prestazione eccezziunale in una varietà di situazioni d'applicazione dure. L'industria militare è aerospaziale sò dui di i mercati d'applicazioni più apprezzati per a ceramica avanzata. "Resistenza à alta temperatura" è "stealth" sò e duie linee di sviluppu di ceramica primaria in l'industria aerospaziale.

 

A nova generazione di mutori di l'aviazione militare hà una necessità crescente di novi materiali strutturali resistenti à alta temperatura, postu chì u putenziale di cristalli unichi, rivestimenti di barriera termica è rinfrescante di l'aria attiva hè gradualmente sbulicatu. SiC/SiC-CMC hè apparsu cum'è una di e prime opzioni per i materiali strutturali resistenti à alta temperatura. SiC/SiC-CMC hè rinfurzatu è duratu in gran parte da a fibra di carburu di siliciu. A materia prima più impurtante per SiC / SiC-CMC hè a fibra di carburu di silicium, chì hà una resistenza à a temperatura di sopra à 1200 ° C è hà attiratu l'attenzione di e putenzi di l'aviazione in un cuncorsu di ricerca.

 

 

Tipicamente custituitu da un mediu assorbente (assorbente) è un materiale di matrice (qualchì volta cunnisciutu cum'è legante), i materiali assorbenti sò trà i materiali stealth più cruciali. U carburu di siliciu hè l'ingredientu primariu utilizatu per creà materiali ceramichi assorbenti multibanda; nanoparticles ceramica inorganica è materiali polimeru inorganicu cumminari a furmà materiali ceramica infrared stealth, un tipu di revestimentu. Per pruduce un assorbimentu efficace di l'onda elettromagnetica di banda larga, nanoparticelle di ceramica inorganica sò uniformemente disperse in una matrice polimerica inorganica è cuntrullate currettamente.