Керамикалық бұйымдарды болашақта дамыту үшін бес негізгі сала
Электрлік көліктерге арналған өнеркәсіп
Қытай автомобиль өндірушілері қауымдастығының соңғы мәліметтеріне сәйкес, қаңтар мен қараша айлары аралығында Қытай сәйкесінше 6,253 миллион және 6,067 миллион жаңа энергетикалық автокөліктер шығарды және сатты, бұл жылмен салыстырғанда шамамен 100% өсіп, нарық үлесі 25%. Осы уақыт ішінде нарықтан асып түскен өндіріс пен сатудың өсуімен қатар, жаңа энергия көліктерінің енуі 36% -дан асып кетті және өсуді жалғастыруда. Электрлік көлік технологиясы үнемі дамып келеді, бұл оның құрамдас конструкциялары мен материалдарын ауыстыруды жылдамдатты. Жаңа энергетикалық электр көліктерін пайдалану олардың бірегей өнімділік артықшылықтарына байланысты озық керамикалық материалдарды толығымен қабылдады.
Олардың арасында HIP кремний нитридінің мойынтіректері бар шарлар және жоғары жылу өткізгіштік кремний нитриді субстраттары басым.
01 Кремний нитриді мойынтіректеріне арналған HIP шарлары
Жаңа энергетикалық көліктерге арналған мотор мойынтіректері стандартты мойынтіректермен салыстырғанда жоғары айналу жылдамдығына байланысты төмен тығыздықты және салыстырмалы түрде тозуға төзімді материалдарды талап етеді. Кремний нитриді керамикалық мойынтіректерде шарлар мойынтірек жүйесінде аз жылу мен үйкеліс шығарады. Атап айтқанда, кремний нитриді - бұл табиғи түрде пайда болатын электр оқшаулағышы, ол электр тоттануының мойынтіректердің ағуына жол бермейді, майлау материалдары мен мойынтіректердің қызмет ету мерзімін ұзартады және ақырында мойынтіректердің істен шығуын тудыруы мүмкін. Ол әртүрлі секторларда, соның ішінде электромобильдерде қолдануға өте ыңғайлы.
Керамикалық мойынтіректер электр жетектері дәуірінде болат шарикті мойынтіректерді көбірек ауыстырады. Кремний нитриді керамикалық шарикті оқшауланған мойынтіректер отандық Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7 және басқа модельдерде қолданылады. Мысалы, Tesla пайдаланатын қозғалтқыштың шығыс білігі керамикалық мойынтіректерді, NSK әзірлеген гибридті керамикалық мойынтіректерді және 50 кремний нитриді шарларынан жасалған мойынтіректерді пайдаланады.
Ыстық изостатикалық престеу (HIP) және газ қысымымен агломерациялау (GPS) кремний нитриді керамикалық шарикті агломерациялау үшін ең танымал екі дайындық әдісі болып табылады. Бұл екі әдіс көптеген параметрлерде жиі қолданылатын керамикалық шарларды береді. HIP кремний нитриді GPS кремний нитридіне қарағанда жоғары механикалық қасиеттер мен ұзақ шаршау мерзімін қамтамасыз етеді.
Қазіргі уақытта танымал шетелдік фирмалар халықаралық нарықтағы үлесті және даму бағытын бақылауды жалғастыруда, ал жапондық, еуропалық және американдық корпорациялар жоғары сапалы керамикалық мойынтірек бұйымдарын өндіруде үстемдік етуді жалғастыруда. 2015 жылы менің елімде National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. компаниясы құрылды.
ыстық изостатикалық престелген кремний нитридті керамикалық шарларды жаппай өндіру технологиясында айтарлықтай ілгерілеушілікке қол жеткізді, бұл оны Қытайда осы материалдардың сериялық өндірісін жолға қойған бірінші компания және Жапониядағы Toshiba және Америка Құрама Штаттарындағы Kustec компанияларынан кейінгі үшінші компания болды. Швециядағы SKF, АҚШ-тағы Timken, Германиядағы GMN және Испаниядағы Forsa өнімдері жөнелтілетін елдердің қатарында. Сонымен қатар, салыстырмалы әдістерді Sinoceramic Jinsheng және басқалары 1000 МПа иілу күші бар кремний нитриді подшипниктерін жасау үшін пайдаланады.
02 Жоғары жылу өткізгіштік кремний нитриді керамикалық негіз
Кремний нитриді керамикалық субстраттар негізінен таза электрлік көліктердің (EV) және гибридті электрлік көліктердің (HEV) қуат блоктарында, жартылай өткізгіш құрылғыларында және инверторларында қолданылады және үлкен нарықтық әлеуеті мен қолдану перспективаларына ие.
Қазіргі уақытта жоғары жылу өткізгіштігі жоғары кремний нитриді керамикалық негіз материалдарын коммерциялық пайдалану үшін 650 МПа иілу беріктігі, 5–7 МПа·м1/2 сынуға төзімділік және 85 Вт/(м·К) жылу өткізгіштік қажет. Toshiba Group, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa және Nippon Fine Ceramics жоғары жылу өткізгіштігі бар кремний нитридті керамикалық негіздерді жаппай өндіру мүмкіндігіне ие негізгі компаниялар болып табылады.
Сонымен қатар, кремний нитриді керамикалық субстрат материалдары бойынша отандық зерттеулерде біршама ілгерілеушілік болды. Агломерация әдісі мен процесін оңтайландыру арқылы Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd иілу күші 700-800МПа, сынуға төзімділігі ≥8МПа·м1/2 және жылу өткізгіштігі ≥8Вт/м/К болатын кремний нитриді керамикалық негізді сәтті дайындады. Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. компаниясының Бейжіңдегі филиалы таспа құю процесін пайдалана отырып шығарған кремний нитриді керамикалық субстрат 100 Вт/(м·К) жылу өткізгіштікке ие.
Электрлік көліктер қазіргі уақытта жаңа энергетикалық көліктердің танымалдылығының артуы және жасанды интеллекттің (AI) дамуы нәтижесінде интеллектке жақындап келеді. Автокөлік өндірушілері сонымен қатар әртүрлі керамикалық материалдарға қызығушылық танытты, соның ішінде лидар орауыш материалдары, көміртекті керамикалық тежегіштер, жоғары қуатты MLCC, керамикалық жылу өткізгіш материалдар және т.б.
Жартылай өткізгіштерді өндіру
«Технологияның бір ұрпағы, бір буын үрдісі, бір буын жабдықтары» өнеркәсіптік заңы жартылай өткізгіштер өнеркәсібін басқарады және дәл бөлшектер технологиясының жетістіктері жартылай өткізгіш жабдықтарды жаңарту және итерациялау үшін өте маңызды. Дәл керамикалық бөлшектер олардың арасында жартылай өткізгішті дәл бөлшектер үшін ең өкілді материалдар болып табылады. Олар жартылай өткізгіштерді өндірудің бірқатар негізгі процестерінде қолданылады, соның ішінде ою, химиялық бу тұндыру, физикалық бу тұндыру және иондарды имплантациялау. механикалық ұстағыштар, электростатикалық патрондар, төсемдер, бағыттаушы рельстер және мойынтіректер, т.б. Ол тұрақтандыру, қорғаныс және назар аудару рөлдерін, әсіресе жабдық қуысында орындайды.
Жартылай өткізгіштер өндірісі Жартылай өткізгіш өнеркәсібі «технологияның бір буыны, процесстің бір буыны, жабдықтың бір буыны» өнеркәсіптік заңына бағынады және жартылай өткізгіш машиналарды жаңарту және қайталау үшін дәл бөлшектер технологиясын жетілдіру өте маңызды. Жартылай өткізгішті дәл бөлшектер үшін қолданылатын барлық материалдардың ішінде дәл керамикалық бөлшектер ең өкіл болып табылады. Олар жартылай өткізгіштерді өндірудің басқа маңызды процедураларының қатарында оюлау, химиялық бу тұндыру, физикалық бу тұндыру және ионды имплантациялауда қолданылады. мойынтіректер, төсеніштер, бағыттаушы рельстер, электростатикалық патрондар және механикалық тұтқалар сияқты бірнеше атауға болады. Ол бұру, қорғаныс және тұрақтандыру қызметін атқарады, әсіресе жабдықтың қуысында.
Энергия үнемдейтін және қоршаған ортаны қорғау саласы
«Қос көміртекті» ұлттық саясатты басшылыққа ала отырып, барлық салалар энергия үнемдеу, көміртекті азайту, ластануды азайту, тиімділікті арттыру бағытында біртіндеп дамып келеді. Осы жағдайда керамика өнеркәсібі энергия тұтыну және қоршаған ортаны қорғау қысымымен бетпе-бет келеді, бірақ ол керамикалық материалдарға жаңа даму мүмкіндіктерін де әкеледі.
01 Керамикалық мембрана
Кәдімгі фильтрацияны бөлу технологиясын ауыстыру үшін мембрананы бөлу технологиясы өзегінде керамикалық мембранамен қазіргі уақытта ең алдымен технологиялық өнеркәсіпте және сүзуді бөлу, концентрациялау және тазарту, тазарту және қоспаларды кетіру үшін арнайы суды тазарту өрістерінде жоғары тиімді бөлу процесі ретінде пайдаланылады.
Керамикалық жалпақ мембрана
Олардың ішінде күрделі қондырғылардағы сұйықтықтарды жоғары өнімді керамикалық жалпақ мембраналар арқылы сүзуге, бөлуге және тазартуға болады. Жоғары температура мен қысымға төзімділік, күшті химиялық тұрақтылық, жоғары сүзу тиімділігі, жақсы сенімділік, төмен пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындары, ұзартылған қызмет ету мерзімі және өмірлік цикл бойы қоршаған ортаға зиянсыздығы олардың кейбір ерекшеліктері болып табылады. Ол қалалық канализация, бөлінген суды тазарту, қара және иісті суларды тазарту, қалпына келтірілген суды қайта пайдалану және өнеркәсіптік парктің ағынды суларын тазарту салаларында кеңінен қолданылып, алға жылжытылды. Бұл халықаралық жоғары өнімді керамикалық айырғыш мембраналар саласындағы дамудың негізгі бағыты болып табылады және кең нарықтық перспективаға ие.
Суды тазартумен қатар, менің елімде ауаның ластануын басқару да көкжиекте тұр. Экологиялық таза сирек кездесетін жер-металл оксиді жүйесінің нано-денитрификация катализаторы денитрификация және шаңды кетіру үшін жоғары температуралы талшықты мембрананы, жоғары температура жағдайында газды тікелей тазартуға қол жеткізе алатын біріктірілген денитрификация және шаңды кетіру функциялары бар сүзгі элементін жасау үшін тірек корпусы ретінде керамикалық талшықты композициялық мембраналық материалға жүктеледі.
02 Аэрогель
Аэрогельдің, супероқшаулағыш материалдың ауқымды жасыл және төмен көміртекті дамуы аэрогель секторының өсуі үшін бұрын соңды болмаған әлеуетті тудырды. Жаңа аэрогель технологиясы жасыл индустрияның тезірек даму тенденциясына сәйкес жаңа өнім қосымшаларын жасау үшін жасыл өндірістің өсуімен біріктіріледі деп күтілуде.
Аэрогель өте төмен тығыздыққа, өте жоғары кеуектілікке, төмен сыну көрсеткішіне, төмен жылу өткізгіштікке, төмен акустикалық кедергіге және жалпы қатты материалдарда жоқ басқа сипаттамаларға ие. Бұл сипаттамалар оны жылу оқшаулау, биомедицина, дыбыс оқшаулау, адсорбция және т.б. салаларда қолданудың үлкен перспективаларына ие етеді және нарықтағы сұраныс әлеуеті зор.
Биомедицина өнеркәсібі
Қоғам дамып, адамдардың өмірі жақсарған сайын жасанды имплантаттар мен мүшелер терапиялық қондырғыларда көбірек қолданылатын болады. Менің ұлтымда тот баспайтын болат және кобальт қорытпалары сияқты металдар механикалық және бақылау қасиеттерінің жоғары болуына байланысты ортопедиялық емдеу және жөндеу үшін бұрыннан қолданылған; дегенмен, олардың биоүйлесімділігі жетіспейді. Тиісінше, жабын материалдарының немесе биокерамиканың пайдалы және үйлесімдірек нарығы мен зерттеулері жылдам кеңейіп келеді.
Ерекше сынуға төзімділігі мен тозуға төзімділігіне байланысты Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4 сияқты биомедициналық керамика және соған байланысты композициялық керамикалық материалдар хирургиялық жүк көтергіш протездерде, стоматологиялық импланттарда, сүйек алмастырғыштарда және т.б. жиі қолданылады. Цирконий оксиді оның әдемілігі мен беріктігіне байланысты материалдарда жиі қолданылады. шыны керамикаға. Олардың ішінде кремний нитриді бактерицидтік әсер мен өзін-өзі майлау қасиеттерін біріктіреді және оның имплантаты ұзақ мерзімді тұрақты биологиялық тұрақтылыққа ие.
2022 жылы медициналық керамикалық материалдардың дүниежүзілік нарығының көлемі шамамен 15 миллиард долларды құрайды деп болжануда. 2022 жылы Қытайдағы медициналық керамикалық материалдар нарығы шамамен 4,5 миллиард АҚШ долларын құрайды деп күтілуде. Олардың ішінде алюминий тотығы керамикасының көпшілігі (шамамен 60%) құрайды. Кремний нитридті керамика ортопедиялық имплантаттар үшін қолданылады, ал циркониялық керамика негізінен стоматологияда қолданылады.
Аэроғарыш саласы
Керамика әртүрлі қатал қолдану жағдайларында ерекше өнімділігімен үнемі ерекшеленеді. Әскери және аэроғарыш өнеркәсібі - озық керамикаға арналған ең танымал қолданбалы нарықтардың екеуі. «Жоғары температураға төзімділік» және «жасырын» аэроғарыш өнеркәсібіндегі керамикалық дамудың екі негізгі бағыты болып табылады.
Әскери авиациялық қозғалтқыштардың жаңа буыны бірте-бірте монокристалдардың, термиялық тосқауыл жабындарының және белсенді ауа салқындатуының әлеуеті таусылғандықтан, жаңа жоғары температураға төзімді құрылымдық материалдарға деген қажеттілік артып отыр. SiC/SiC-CMC жоғары температураға төзімді құрылымдық материалдардың ең жақсы нұсқаларының бірі ретінде пайда болды. SiC/SiC-CMC көбіне кремний карбид талшығымен нығайтылған және қатайтылған. SiC/SiC-CMC үшін ең маңызды шикізат - 1200°C жоғары температураға төзімділігі бар кремний карбид талшығы және зерттеу бәсекесінде авиациялық державалардың назарын аударды.
Әдетте сіңіретін ортадан (сіңіргіш) және матрицалық материалдан (кейде байланыстырғыш ретінде белгілі) тұратын сіңіргіш материалдар ең маңызды жасырын материалдардың бірі болып табылады. Кремний карбиді - көп жолақты сіңіргіш керамикалық материалдарды жасау үшін пайдаланылатын негізгі ингредиент; бейорганикалық керамикалық нанобөлшектер мен бейорганикалық полимерлі материалдар біріктіріліп, керамикалық инфрақызыл жасырын материалдарды, жабын түрін құрайды. Кең жолақты электромагниттік толқындарды тиімді сіңіру үшін бейорганикалық керамикалық нанобөлшектер бейорганикалық полимерлі матрицада біркелкі дисперсті және мұқият бақыланады.