Zeramikazko produktuen etorkizuneko garapenerako bost industria handi
Ibilgailu elektrikoen industria
Txinak 6,253 milioi eta 6,067 milioi auto energetiko berri ekoitzi eta saldu zituen, hurrenez hurren, urtarrila eta azaroa bitartean, urtetik urtera % 100 inguru haziz, % 25eko merkatu kuotarekin, Txinako Automobil Fabrikatzaileen Elkartearen azken datuen arabera. Denbora horretan merkatua askoz ere gainditu zuen fabrikazio eta salmenten hazkundearekin batera, energia berrien ibilgailuen sartzeak % 36 gainditu du eta gora egiten jarraitzen du. Ibilgailu elektrikoaren teknologia etengabe eboluzionatzen ari da, eta horrek bere osagaien diseinuak eta materialen ordezkapena azkartu du. Ibilgailu elektriko energetiko berrien erabilerak zeramikazko material aurreratuak guztiz bereganatu ditu errendimendu abantaila paregabeak direla eta.
Horien artean, HIP silizio nitruroa daramaten bolak eta eroankortasun termiko handiko silizio nitrurozko substratuak dira nagusi.
01 HIP Bolak Silizio Nitrurozko Errodamenduetarako
Ibilgailu energetiko berrietarako motor-eringeek dentsitate txikiagoa eta higadura-erresistenteagoak diren materialak eskatzen dituzte errodamendu-tasa handiagoak direla eta, errodamendu estandarrekin alderatuta. Silizio nitrurozko zeramikazko errodamenduetan, bolek bero eta marruskadura gutxiago sortzen dute errodamendu-sisteman. Zehazki, silizio nitruroa isolatzaile elektriko naturala da, korrosio elektrikoa errodamenduen deskarga saihesteko, lubrifikatzaileen eta errodamenduen bizitza luzatzeko eta, azkenean, errodamenduen porrota eragin dezakeena. Oso aproposa da hainbat sektoretan erabiltzeko, auto elektrikoak barne.
Zeramikazko errodamenduek gero eta gehiago ordezkatzen dituzte altzairuzko boladun errodamenduak gailu elektrikoen garaian. Silizio nitrurozko zeramikazko bola isolatuak Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7 eta beste modelo batzuetan erabiltzen dira. Esate baterako, Teslak erabiltzen duen motorraren irteera-ardatzak zeramikazko errodamenduak, NSK-k diseinatutako zeramikazko errodamendu hibridoak eta silizio nitrurozko 50 bolaz egindako errodamendu-bolak erabiltzen ditu.
Prentsa isostatiko beroa (HIP) eta gas-presioaren sinterizazioa (GPS) silizio nitruroa zeramikazko bola sinterizatzeko prestatzeko bi teknika ezagunenak dira. Bi metodo hauek ezarpen askotan maiz erabiltzen diren zeramikazko bolak lortzen dituzte. HIP silizio nitruroak GPS silizio nitruroak baino ezaugarri mekaniko handiagoak eta neke-bizitza luzeagoa eskaintzen ditu.
Gaur egun, atzerriko enpresa ezagunek nazioarteko merkatu kuota eta garapenaren norabidea kontrolatzen jarraitzen dute, eta Japoniako, Europako eta Amerikako korporazioek goi mailako zeramikazko errodamenduen fabrikazioan menperatzen jarraitzen dute. 2015ean National Materials High-Tech Nitruro Ceramics Co., Ltd. sortu zen nire nazioan.
Silizio nitrurozko zeramikazko bolak isostatikoki sakaturiko beroak ekoizteko teknologian aurrerapen handia egin zuen, material horien ekoizpen masiboa ezarri zuen Txinako lehen enpresa bihurtuz eta hirugarren enpresa orokorrean, Japoniako Toshiba eta Estatu Batuetako Kustec atzetik. SKF Suedian, Timken AEBetan, GMN Alemanian eta Forsa Espainian daude bere produktuak bidaltzen dituzten herrialdeen artean. Gainera, Sinoceramic Jinsheng-ek eta beste batzuek metodo konparagarriak erabiltzen dituzte silizio-nitruroa duten bolatxoak sortzeko, 1000 MPa-ko tolestura-indarra duten.
02 Eroankortasun termiko handiko silizio nitruroa zeramikazko substratua
Silizio nitruro zeramikazko substratuak ibilgailu elektriko puruen (EV) eta ibilgailu elektriko hibridoen (HEV) potentzia-unitateetan, erdieroaleen gailuetan eta inbertsoreetan erabiltzen dira, eta merkatu-potentzial eta aplikazio-aukera handiak dituzte.
Gaur egun, 650 MPa-ko tolestura-indarra, 5-7 MPa·m1/2-ko haustura-gogortasuna eta 85 W/(m·K) eroankortasun termikoa behar dira eroankortasun termiko handiko silizio nitruro zeramikazko substratu materialak erabiltzeko. Toshiba Group, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa eta Nippon Fine Ceramics dira eroankortasun termiko handiko silizio nitruro zeramikazko substratuak masiboki ekoizteko gaitasuna duten konpainia nagusiak.
Gainera, silizio nitruro zeramikazko substratu materialen inguruko ikerketan aurrerapen batzuk egon dira. Sinterizazio-metodoa eta prozesua optimizatuz, Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd.-k silizio-nitruro zeramikazko substratu bat prestatu du 700-800MPa-ko tolestura-indarra, ≥8MPa·m1/2-ko haustura gogortasuna eta ≥80W/(m·K-ko eroankortasun termikoa). Sinoma High-Tech Nitrude Ceramics Co., Ltd.-ko Beijing Branch-ek zinta galdaketa-prozesua erabiliz fabrikatutako silizio nitruro zeramikazko substratuak 100 W/(m·K) eroankortasun termikoa du.
Ibilgailu elektrikoak adimenera hurbiltzen ari dira gaur egun, ibilgailu energetiko berrien ospe handiagoaren eta adimen artifizialaren (AI) garapenaren ondorioz. Automobil-ekoizleek zeramikazko material ezberdinetan ere interesa agertu dute, besteak beste, lidar ontziratzeko materialak, karbono zeramikazko balaztak, gaitasun handiko MLCC, zeramikazko material eroale termikoak, etab.
Erdieroaleen fabrikazioa
"Teknologia belaunaldi bat, prozesu belaunaldi bat, ekipo belaunaldi bat" industria-legeak erdieroaleen industria gobernatzen du, eta doitasun-piezen teknologiaren aurrerapenak funtsezkoak dira erdieroaleen ekipamenduak modernizatzeko eta errepikatzeko. Doitasun zeramikazko piezak erdieroaleen zehaztasun piezen material adierazgarrienak dira horien artean. Erdieroaleen fabrikazio-prozesu gako batzuetan erabiltzen dira, besteak beste, akuafortean, lurrun-deposizio kimikoan, lurrun-deposizio fisikoan eta ioien inplantazioan. hala nola manipulazio mekanikoko besoak, mandril elektrostatikoak, atorrak, gida-errailak eta errodamenduak, besteak beste. Egonkortze, defentsa eta distrakzio eginkizunak betetzen ditu, bereziki ekipamenduaren barrunbean.
Erdieroaleen ekoizpena Erdieroaleen industria "teknologia belaunaldi bat, prozesu belaunaldi bat, ekipamendu belaunaldi bat" lege industrialak arautzen du eta doitasun piezen teknologian hobekuntza funtsezkoak dira erdieroaleen makineria modernizatzeko eta errepikatzeko. Erdieroaleen doitasun piezetarako erabiltzen diren material guztien artean, doitasun zeramikazko piezak dira adierazgarrienak. Aguafortean, lurrun-deposizio kimikoan, lurrun-deposizio fisikoan eta ioien inplantazioan erabiltzen dira, erdieroaleen fabrikazio-prozedura garrantzitsuen artean. hala nola, errodamenduak, atorrak, gida-errailak, chucks elektrostatikoak eta manipulazio mekanikoko besoak, batzuk aipatzearren. Desbideratze, defentsa eta egonkortze gisa balio du, batez ere ekipamenduaren barrunbean.
Energia aurrezteko eta ingurumena babesteko industria
"Karbono bikoitzaren" politika nazionalaren gidaritzapean, industria guztiak pixkanaka garatzen ari dira energia aurrezteko, karbono murrizteko, kutsadura murrizteko eta eraginkortasunaren hobekuntzarako. Aurrekari horren arabera, zeramika industriak energia-kontsumoari eta ingurumena babesteko presioei aurre egiten die, baina garatzeko aukera berriak ere ekartzen ditu zeramikazko materialei.
01 Zeramikazko mintza
Iragazte-bereizpen-teknologia konbentzionala ordezkatzeko, mintz-bereizte-teknologia bere muinean zeramikazko mintza duen gaur egun, prozesu-industrian eraginkortasun handiko bereizketa-prozesu gisa erabiltzen da eta filtrazio-bereizketa, kontzentrazio eta arazketa, eta arazketa eta ezpurutasunak kentzeko ur-tratamendu bereziko eremu gisa.
Mintz laua zeramikazkoa
Horien artean, ezarpen konplexuetan fluidoak iragazi, bereizi eta araz daitezke errendimendu handiko zeramikazko mintz lauak erabiliz. Tenperatura- eta presio-erresistentzia handia, egonkortasun kimiko handia, iragazketa-eraginkortasun handia, fidagarritasun ona, funtzionamendu- eta mantentze-kostu baxuak, zerbitzu-bizitza luzea eta bizi-ziklo osoan ingurumena errespetatzea dira haien ezaugarrietako batzuk. Asko erabilia eta sustatu da udal-uraren, banatutako uren tratamendua, ur beltzen eta usaintsuaren tratamendua, berreskuratutako uraren berrerabilpena eta industria-parkeko hondakin-uren tratamendua. Errendimendu handiko zeramikazko bereizketa-mintzen nazioarteko garapen-norabidea da eta merkatu-aukera zabala du.
Uraren tratamenduarekin batera, airearen kutsaduraren kudeaketa ere ikusten da nire herrian. Ingurumena errespetatzen den lur-metal oxido sistema nano-desnitrifikazio katalizatzailea zeramikazko zuntz konposatuaren mintz-materialean kargatzen da euskarri gisa desnitrifikaziorako eta hautsa kentzeko tenperatura altuko zuntz-mintza sortzeko, desnitrifikazio integratua eta hautsa kentzeko funtzioak dituen iragazki-elementua, tenperatura altuko baldintzetan gasa zuzeneko arazketa lor dezakeena.
02 Aerogel
Aerogelaren garapen berde eta karbono baxuko zabalak, super isolatzaile den materiala, orain arte inoiz entzun gabeko potentziala sortu du aerogelaren sektorearen hazkunderako. Aerogel teknologia berria fabrikazio berdearen hazkuntzarekin integratuko dela aurreikusten da, produktuen aplikazio berri gehiago sortzeko, industria berdeen joera azkarrago garatzeko.
Airgelek dentsitate oso baxua, porositate oso altua, errefrakzio-indize baxua, eroankortasun termiko baxua, inpedantzia akustiko baxua eta material solido orokorrek ez dituzten beste ezaugarri batzuk ditu. Ezaugarri horiei esker, aplikazio-aukera handiak ditu isolamendu termikoaren, biomedikuntzaren, soinuaren isolamenduaren, adsortzioaren eta abarren alorretan, eta merkatuaren eskariaren potentziala handia da.
Biomedikuntzaren industria
Gero eta inplante eta organo artifizial gehiago erabiliko dira ingurune terapeutikoetan, gizartea garatzen doan heinean eta pertsonen bizitza hobetzen joan ahala. Nire nazioan, altzairu herdoilgaitza eta kobalto aleazioak bezalako metalak aspaldidanik erabiltzen dira sendatzeko eta konponketa ortopedikorako, beren ezaugarri mekaniko eta kontrol bikainak direla eta; hala ere, haien biobateragarritasuna falta da. Ondorioz, osasuntsuagoak eta bateragarriagoak diren estaldura-materialen edo biozeramikazkoen merkatua eta ikerketak azkar hedatzen ari dira.
Hausturaren gogortasuna eta higadura erresistentzia paregabeak direla eta, Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4 eta erlazionatutako zeramikazko material konposatu bezalako zeramika biomedikoak maiz erabiltzen dira karga-protesi kirurgikoetan, hortz-inplanteetan, hezur-ordezkarietan, etab. Zirkonio oxidoa maiz erabiltzen da hortz zaharberritze materialetan, baina bere errendimendu ona eta beiraren edertasuna dela eta. Horien artean, silizio nitruroak efektu bakterizida eta propietate autolubrikatzaileak konbinatzen ditu eta bere inplanteak epe luzerako egonkortasun biologiko egonkorra du.
2022an, zeramikazko material medikoen mundu osoko merkatuaren tamaina 15.000 milioi USD ingurukoa izango dela aurreikusten da. 2022an, Txinako zeramikazko material medikoen merkatuak gutxi gorabehera 4.500 milioi dolar balioko duela espero da. Horietatik, alumina zeramika da gehiengoa (%60 inguru). Silizio nitrurozko zeramika inplante ortopedikoetarako erabiltzen da, zirkonia zeramika batez ere odontologian erabiltzen da.
Sektore aeroespaziala
Zeramika koherentziaz nabarmentzen da bere errendimendu bikainagatik hainbat aplikazio egoera gogorretan. Industria militarra eta aeroespaziala zeramika aurreratuen aplikazio-merkaturik gustukoenetako bi dira. "Tenperatura altuko erresistentzia" eta "stealth" dira industria aeroespazialeko zeramikazko garapen-lerro nagusiak.
Abiazio militarreko motorren belaunaldi berriak tenperatura altuko erresistenteak diren egiturazko material berrien beharra gero eta handiagoa du, kristal bakarreko, hesi termikoko estaldurak eta aire hozte aktiboaren potentziala pixkanaka agortzen baita. SiC/SiC-CMC tenperatura altuko erresistenteak diren egitura-materialen aukeretako bat bezala agertu da. SiC/SiC-CMC silizio karburozko zuntzez indartu eta gogortu egiten da hein handi batean. SiC/SiC-CMCrako lehengai garrantzitsuena siliziozko karburo zuntza da, 1200 °C-tik gorako tenperatura erresistentzia duena eta ikerketa-lehiaketa batean hegazkin-potentziaren arreta erakarri duena.
Normalean medio xurgatzaile batek (xurgatzailea) eta matrize-material batek (batzuetan aglutinatzaile gisa ezagutzen dena) osatuta daude, material xurgatzaileak ezkutuko material erabakigarrienetakoak dira. Silizio karburoa banda anitzeko zeramikazko material xurgatzaileak sortzeko erabiltzen den osagai nagusia da; zeramikazko nanopartikula ez-organikoak eta polimero ez-organikoko materialak konbinatzen dira zeramikazko infragorri material stealth, estaldura moduko bat sortzeko. Banda zabaleko uhin elektromagnetikoen xurgapen eraginkorra sortzeko, zeramikazko nanopartikula ez-organikoak uniformeki sakabanatuta daude polimero ez-organikoko matrize batean eta arretaz kontrolatzen dira.