Lima industri utama untuk pembangunan masa depan produk seramik

Industri untuk kenderaan elektrik

 

China mengeluarkan dan menjual 6.253 juta dan 6.067 juta kereta tenaga baharu, masing-masing, antara Januari dan November, meningkat sekitar 100% tahun ke tahun, dengan penguasaan pasaran sebanyak 25%, menurut angka terkini daripada Persatuan Pengilang Automobil China. Seiring dengan pertumbuhan pembuatan dan jualan yang jauh mengatasi pasaran pada masa itu, penembusan kenderaan tenaga baharu telah melepasi 36% dan terus meningkat. Teknologi kenderaan elektrik sentiasa berkembang, yang telah mempercepatkan penggantian reka bentuk dan bahan komponennya. Penggunaan kenderaan elektrik tenaga baharu telah diterima pakai sepenuhnya Bahan Seramik kerana kelebihan prestasi mereka yang unik.

Antaranya, bebola galas silikon nitrida HIP dan substrat silikon nitrida kekonduksian haba yang tinggi adalah lazim.

 

 

01 Bola HIP untuk Galas Silikon Nitrida

Galas motor untuk kenderaan tenaga baharu menuntut kepadatan yang lebih rendah dan bahan tahan haus yang agak tinggi disebabkan kadar putarannya yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan galas standard. Dalam galas seramik silikon nitrida, bola menghasilkan kurang haba dan geseran dalam sistem galas. Khususnya, silikon nitrida ialah penebat elektrik semulajadi yang boleh menghalang kakisan elektrik daripada nyahcas galas, memanjangkan hayat pelincir dan galas, dan akhirnya menyebabkan kegagalan galas. Ia sesuai untuk kegunaan dalam pelbagai sektor, termasuk kereta elektrik.

 

Galas seramik semakin menggantikan galas bebola keluli pada zaman pemacu elektrik. Galas terlindung bebola seramik silikon nitrida digunakan dalam domestik Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7, dan model lain. Sebagai contoh, aci keluaran motor yang digunakan oleh Tesla menggunakan galas seramik, galas seramik hibrid yang direka oleh NSK, dan bebola galas yang diperbuat daripada 50 bola silikon nitrida.

Penekanan isostatik panas (HIP) dan tekanan gas Pensinteran (GPS) ialah dua teknik persediaan yang paling popular untuk pensinteran bola seramik silikon nitrida. Kedua-dua kaedah ini menghasilkan bola seramik yang kerap digunakan dalam banyak tetapan. Silikon nitrida HIP memberikan kualiti mekanikal yang unggul dan hayat keletihan yang lebih lama daripada silikon nitrida GPS.

Pada masa ini, firma asing yang terkenal terus mengawal bahagian pasaran antarabangsa dan membangunPmarah ent, manakala syarikat Jepun, Eropah dan Amerika terus mendominasi pembuatan barangan galas seramik mewah. 2015 menyaksikan penubuhan National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. di negara saya.

membuat kemajuan ketara dalam teknologi untuk menghasilkan bola seramik silikon nitrida tekan isostatik panas secara besar-besaran, menjadikannya syarikat pertama di China yang menubuhkan pengeluaran besar-besaran bahan ini dan syarikat ketiga secara keseluruhan, di belakang Toshiba di Jepun dan Kustec di Amerika Syarikat. SKF di Sweden, Timken di AS, GMN di Jerman dan Forsa di Sepanyol adalah antara negara tempat produknya dihantar. Tambahan pula, kaedah setanding digunakan oleh Sinoceramic Jinsheng dan lain-lain untuk mencipta bebola galas silikon nitrida dengan kekuatan lenturan 1000 MPa.

 

 

02 Substrat seramik silikon nitrida kekonduksian terma tinggi

Substrat seramik silikon nitrida digunakan terutamanya dalam unit kuasa, peranti semikonduktor dan penyongsang kenderaan elektrik tulen (EV) dan kenderaan elektrik hibrid (HEV), dan mempunyai potensi pasaran yang besar dan prospek aplikasi.

Pada masa ini, kekuatan lenturan 650 MPa, keliatan patah 5–7 MPa·m1/2, dan kekonduksian terma 85 W/(m·K) diperlukan untuk kegunaan komersial bahan substrat seramik silikon nitrida kekonduksian terma tinggi. Kumpulan Toshiba, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa, dan Nippon Fine Ceramics ialah syarikat utama yang mempunyai kapasiti untuk menghasilkan substrat seramik silikon nitrida secara besar-besaran dengan kekonduksian terma yang tinggi.

 

Selain itu, terdapat beberapa kemajuan dalam penyelidikan domestik mengenai bahan substrat seramik silikon nitrida. Dengan mengoptimumkan kaedah dan proses pensinteran, Beijing Sinoma Artificial Crystal Research Institute Co., Ltd. telah berjaya menyediakan substrat seramik silikon nitrida dengan kekuatan lentur 700-800MPa, keliatan patah ≥8MPa·m1/2, dan kekonduksian terma ≥80W/(m·K). Substrat seramik silikon nitrida yang dikeluarkan oleh Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. Cawangan Beijing menggunakan proses tuangan pita mempunyai kekonduksian terma 100 W/(m·K).

 

Kenderaan elektrik kini semakin menghampiri kecerdasan hasil daripada peningkatan populariti kenderaan tenaga baharu dan pembangunan kecerdasan buatan (AI). Pengeluar kereta juga telah menunjukkan minat dalam pelbagai bahan seramik, termasuk bahan pembungkus lidar, brek seramik karbon, MLCC berkapasiti tinggi, bahan konduktif terma seramik, dsb.

 

Pembuatan semikonduktor

Undang-undang perindustrian "satu generasi teknologi, satu generasi proses, satu generasi peralatan" mengawal industri semikonduktor, dan kemajuan dalam teknologi bahagian ketepatan adalah penting untuk pemodenan dan lelaran peralatan semikonduktor. Bahagian seramik ketepatan adalah bahan yang paling mewakili untuk bahagian ketepatan semikonduktor di kalangan mereka. Ia digunakan dalam beberapa proses pembuatan semikonduktor utama, termasuk etsa, pemendapan wap kimia, pemendapan wap fizikal, dan implantasi ion. seperti lengan pengendalian mekanikal, chuck elektrostatik, pelapik, rel pemandu, dan galas, antara lain. Ia melaksanakan peranan penstabilan, pertahanan dan gangguan, terutamanya dalam rongga peralatan.

 

Pengeluaran semikonduktor Industri semikonduktor dikawal oleh undang-undang perindustrian "satu generasi teknologi, satu generasi proses, satu generasi peralatan," dan penambahbaikan dalam teknologi bahagian ketepatan adalah penting untuk pemodenan dan lelaran jentera semikonduktor. Daripada semua bahan yang digunakan untuk bahagian ketepatan semikonduktor, bahagian seramik ketepatan adalah yang paling mewakili. Mereka digunakan dalam etsa, pemendapan wap kimia, pemendapan wap fizikal, dan implantasi ion, antara prosedur pembuatan semikonduktor penting yang lain. seperti galas, pelapik, rel pemandu, chuck elektrostatik, dan lengan pengendalian mekanikal, untuk menamakan beberapa. Ia berfungsi sebagai lencongan, pertahanan, dan penstabilan, terutamanya di dalam rongga peralatan.

 

 

Industri penjimatan tenaga dan perlindungan alam sekitar

Di bawah bimbingan dasar "dwi karbon" negara, semua industri secara beransur-ansur membangun ke arah penjimatan tenaga, pengurangan karbon, pengurangan pencemaran dan peningkatan kecekapan. Di bawah latar belakang ini, industri seramik menghadapi penggunaan tenaga dan tekanan perlindungan alam sekitar, tetapi ia juga membawa peluang pembangunan baharu kepada bahan seramik.

 

 

01 Membran seramik

Untuk menggantikan teknologi pemisahan penapisan konvensional, teknologi pemisahan membran dengan membran seramik pada terasnya pada masa ini digunakan terutamanya sebagai proses pemisahan kecekapan tinggi dalam industri proses dan medan rawatan air khas untuk pengasingan penapisan, kepekatan dan penulenan, serta penulenan dan penyingkiran kekotoran.

Membran rata seramik

Antaranya, cecair dalam tetapan kompleks boleh ditapis, diasingkan dan ditulenkan menggunakan membran rata seramik berprestasi tinggi. Rintangan suhu dan tekanan yang tinggi, kestabilan kimia yang kuat, kecekapan penapisan yang tinggi, kebolehpercayaan yang baik, kos operasi dan penyelenggaraan yang rendah, hayat perkhidmatan yang dilanjutkan dan kemesraan alam sekitar sepanjang kitaran hayat adalah beberapa sifatnya. Ia telah digunakan secara meluas dan dipromosikan dalam bidang kumbahan perbandaran, rawatan air teragih, rawatan air hitam dan berbau, guna semula air tebus guna, dan rawatan air sisa taman perindustrian. Ia merupakan hala tuju pembangunan utama dalam bidang membran pemisahan seramik berprestasi tinggi antarabangsa dan mempunyai pelbagai prospek pasaran.

Bersama-sama dengan rawatan air, pengurusan pencemaran udara di negara saya juga berada di kaki langit. Pemangkin pendenitrifikasi nano sistem nadir bumi-logam mesra alam dimuatkan pada bahan membran komposit gentian seramik sebagai badan sokongan untuk mencipta membran gentian suhu tinggi untuk penyahtindahan dan penyingkiran habuk, elemen penapis dengan fungsi penyahtelan bersepadu dan penyingkiran habuk yang boleh mencapai penulenan langsung gas di bawah keadaan suhu tinggi.

 

 

02 Airgel

Pembangunan hijau dan rendah karbon yang meluas bagi aerogel, bahan penebat super, telah mencipta potensi yang belum pernah didengari untuk pertumbuhan sektor aerogel. Teknologi aerogel baharu dijangka disepadukan dengan pertumbuhan pembuatan hijau untuk mencipta lebih banyak aplikasi produk baharu selaras dengan trend industri hijau yang membangun dengan lebih cepat.

 

Airgel mempunyai ketumpatan yang sangat rendah, keliangan ultra-tinggi, indeks biasan yang rendah, kekonduksian terma yang rendah, galangan akustik yang rendah dan ciri-ciri lain yang tidak ada pada bahan pepejal am. Ciri-ciri ini menjadikannya mempunyai prospek aplikasi yang hebat dalam bidang penebat haba, bioperubatan, penebat bunyi, penjerapan, dsb., dan potensi permintaan pasaran adalah besar.

 

 

Industri bioperubatan

Semakin banyak implan dan organ tiruan akan digunakan dalam tetapan terapeutik apabila masyarakat berkembang dan kehidupan orang ramai menjadi lebih baik. Di negara saya, logam seperti keluli tahan karat dan aloi kobalt telah lama digunakan untuk penyembuhan dan pembaikan ortopedik kerana kualiti mekanikal dan kawalannya yang unggul; namun begitu, biokompatibiliti mereka kurang. Akibatnya, pasaran dan penyelidikan untuk bahan salutan atau biokeramik yang lebih sihat dan lebih serasi berkembang dengan pesat.

Kerana keliatan patah yang luar biasa dan rintangan haus, seramik bioperubatan seperti Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4, dan bahan seramik komposit yang berkaitan sering digunakan dalam prostesis galas beban pembedahan, implan pergigian, pengganti tulang, dan lain-lain. Zirkonium oksida adalah kerana prestasinya yang baik dan kekuatannya adalah disebabkan oleh penggunaan bahan dental yang baik dalam bahan dental. seramik kaca. Di antaranya, silikon nitrida menggabungkan kesan bakteria dan sifat pelincir diri, dan implannya mempunyai kestabilan biologi yang stabil jangka panjang.

Pada tahun 2022, saiz pasaran seluruh dunia untuk bahan seramik perubatan diunjurkan sekitar $15 bilion USD. Pada 2022, pasaran bahan seramik perubatan di China dijangka bernilai kira-kira 4.5 bilion dolar AS. Daripada mereka, seramik alumina membentuk majoriti (kira-kira 60%). Seramik silikon nitrida digunakan untuk implan ortopedik, manakala seramik zirkonia digunakan terutamanya dalam pergigian.

 

 

Sektor aeroangkasa

Seramik secara konsisten menonjol kerana prestasi luar biasa mereka dalam pelbagai situasi aplikasi yang keras. Industri ketenteraan dan aeroangkasa adalah dua daripada pasaran aplikasi yang paling disukai untuk seramik termaju. "Kerintangan suhu tinggi" dan "siluman" ialah dua barisan pembangunan seramik utama dalam industri aeroangkasa.

 

Generasi baharu enjin penerbangan tentera mempunyai keperluan yang semakin meningkat untuk bahan struktur tahan suhu tinggi baharu kerana potensi kristal tunggal, salutan penghalang haba dan penyejukan udara aktif semakin berkurangan. SiC/SiC-CMC telah muncul sebagai salah satu pilihan utama untuk bahan struktur tahan suhu tinggi. SiC/SiC-CMC dikuatkan dan dikeraskan sebahagian besarnya oleh gentian silikon karbida. Bahan mentah yang paling penting untuk SiC/SiC-CMC ialah gentian silikon karbida, yang mempunyai rintangan suhu melebihi 1200°C dan telah menarik perhatian kuasa penerbangan dalam pertandingan penyelidikan.

 

 

Lazimnya terdiri daripada medium penyerap (penyerap) dan bahan matriks (kadangkala dikenali sebagai pengikat), bahan penyerap adalah antara bahan siluman yang paling penting. Silikon karbida ialah bahan utama yang digunakan untuk mencipta bahan seramik penyerap berbilang jalur; nanopartikel seramik bukan organik dan bahan polimer bukan organik bergabung untuk membentuk bahan stealth inframerah seramik, sejenis salutan. Untuk menghasilkan penyerapan gelombang elektromagnet jalur lebar yang berkesan, zarah nano seramik tak organik tersebar secara seragam dalam matriks polimer tak organik dan dikawal dengan teliti.