Пет главних индустрија за будући развој керамичких производа
Индустрија електричних возила
Кина је произвела и продала 6,253 милиона и 6,067 милиона нових енергетских аутомобила, респективно, између јануара и новембра, што је око 100% више у односу на претходну годину, са 25% тржишног удела, према најновијим подацима Кинеског удружења произвођача аутомобила. Заједно са растом производње и продаје који је далеко надмашио тржиште током тог времена, продор нових енергетских возила је премашио 36% и наставља да расте. Технологија електричних возила се стално развија, што је убрзало замену дизајна и материјала његових компоненти. Употреба електричних возила нове енергије у потпуности је прихватила напредне керамичке материјале због њихових јединствених предности у погледу перформанси.
Међу њима преовлађују ХИП куглице које носе силицијум нитрид и супстрати силицијум нитрида високе топлотне проводљивости.
01 ХИП куглице за лежајеве од силицијум нитрида
Лежајеви мотора за нова енергетска возила захтевају нижу густину и релативно отпорније материјале на хабање због њихове веће брзине ротације у поређењу са стандардним лежајевима. У керамичким лежајевима од силицијум нитрида, куглице производе мање топлоте и трења унутар система лежајева. Конкретно, силицијум нитрид је природни електрични изолатор који може спречити електричну корозију од пражњења лежаја, продужити животни век мазива и лежајева и на крају изазвати квар лежаја. Идеалан је за употребу у разним секторима, укључујући електричне аутомобиле.
Керамички лежајеви све више замењују челичне кугличне лежајеве у доба електричних погона. Куглични лежајеви изоловани од силицијум нитрида користе се у домаћим моделима Ксиаопенг П7, Г9, Веилаи ЕТ7 и другим моделима. На пример, излазно вратило мотора који користи Тесла користи керамичке лежајеве, хибридне керамичке лежајеве које је дизајнирао НСК и куглице лежаја направљене од 50 куглица силицијум нитрида.
Вруће изостатичко пресовање (ХИП) и синтеровање под притиском гаса (ГПС) су две најпопуларније припремне технике за синтеровање керамичких куглица са силицијум нитридом. Ове две методе дају керамичке кугле које се често користе у многим окружењима. ХИП силицијум нитрид пружа супериорне механичке квалитете и дужи век замора од ГПС силицијум нитрида.
Тренутно, познате стране фирме настављају да контролишу удео на међународном тржишту и правац развоја, док јапанске, европске и америчке корпорације настављају да доминирају у производњи висококвалитетних керамичких лежајева. 2015. године је основана Натионал Материалс Хигх-Тецх Нитриде Церамицс Цо., Лтд. у мојој земљи.
направио значајан напредак у технологији за масовну производњу вруће изостатички пресованих керамичких куглица од силицијум нитрида, чиме је постала прва компанија у Кини која је успоставила масовну производњу ових материјала и трећа компанија у целини, иза Тосхибе у Јапану и Кустеца у Сједињеним Државама. СКФ у Шведској, Тимкен у САД, ГМН у Немачкој и Форса у Шпанији су међу земљама у које се испоручују његови производи. Штавише, Синоцерамиц Јинсхенг и други користе упоредиве методе за креирање куглица лежаја од силицијум нитрида са чврстоћом савијања од 1000 МПа.
02 Керамичка подлога од силицијум нитрида високе топлотне проводљивости
Керамичке подлоге од силицијум нитрида се углавном користе у енергетским јединицама, полупроводничким уређајима и инверторима чисто електричних возила (ЕВ) и хибридних електричних возила (ХЕВ), и имају огроман тржишни потенцијал и изгледе за примену.
Тренутно, чврстоћа на савијање од 650 МПа, жилавост лома од 5–7 МПа·м1/2 и топлотна проводљивост од 85 В/(м·К) су потребни за комерцијалну употребу материјала за керамичке подлоге од силицијум нитрида високе топлотне проводљивости. Тосхиба Гроуп, Хитацхи Металс, Ниппон Елецтриц Цхемицал, Марува и Ниппон Фине Церамицс су примарне компаније које поседују капацитет за масовну производњу керамичких подлога од силицијум нитрида високе топлотне проводљивости.
Поред тога, дошло је до одређеног напретка у домаћим истраживањима керамичких супстратних материјала силицијум нитрида. Оптимизацијом методе и процеса синтеровања, Беијинг Синома Артифициал Цристал Ресеарцх Институте Цо., Лтд. је успешно припремио керамичку подлогу од силицијум нитрида са чврстоћом на савијање од 700-800МПа, жилавошћу на лом од ≥8МПа·м1/2 и топлотном проводљивошћу од ≥8МПа·м1/2 (м80В/≥8К). Керамичка подлога од силицијум нитрида коју производи пекиншки огранак компаније Синома Хигх-Тецх Нитриде Церамицс Цо., Лтд. користећи процес ливења траке има топлотну проводљивост од 100 В/(м·К).
Електрична возила се тренутно приближавају интелигенцији као резултат растуће популарности нових енергетских возила и развоја вештачке интелигенције (АИ). Произвођачи аутомобила су такође показали интересовање за разне керамичке материјале, укључујући материјале за паковање лидара, угљенично-керамичке кочнице, МЛЦЦ великог капацитета, керамичке топлотно проводљиве материјале итд.
Производња полупроводника
Индустријски закон „једна генерација технологије, једна генерација процеса, једна генерација опреме“ управља индустријом полупроводника, а напредак у технологији прецизних делова је од кључног значаја за модернизацију и понављање полупроводничке опреме. Прецизни керамички делови су међу њима најрепрезентативнији материјали за прецизне полупроводничке делове. Користе се у бројним кључним процесима производње полупроводника, укључујући нагризање, хемијско таложење паре, физичко таложење паре и имплантацију јона. као што су механичке ручице за руковање, електростатичке стезне главе, облоге, шине за вођење и лежајеви, између осталог. Обавља улогу стабилизације, одбране и дистракције, посебно унутар шупљине опреме.
Производња полупроводника Индустрија полупроводника је регулисана индустријским законом „једна генерација технологије, једна генерација процеса, једна генерација опреме“, а побољшања у технологији прецизних делова су од суштинског значаја за модернизацију и понављање полупроводничких машина. Од свих материјала који се користе за полупроводничке прецизне делове, прецизни керамички делови су најрепрезентативнији. Користе се у јеткању, хемијском таложењу паре, физичком таложењу паре и имплантацији јона, између осталих важних поступака производње полупроводника. као што су лежајеви, облоге, шине за вођење, електростатичке стезне главе и механичке ручице за руковање, да споменемо само неке. Служи као скретање, одбрана и стабилизација, посебно унутар шупљине опреме.
Индустрија уштеде енергије и заштите животне средине
Под вођством националне политике „двоугљеничног“ све индустрије се постепено развијају у правцу уштеде енергије, смањења угљеника, смањења загађења и побољшања ефикасности. Под овом позадином, керамичка индустрија се суочава са потрошњом енергије и притисцима заштите животне средине, али такође доноси нове развојне могућности керамичким материјалима.
01 Керамичка мембрана
Да би се заменила конвенционална технологија сепарације филтрацијом, технологија мембранске сепарације са керамичком мембраном у њеном језгру се тренутно првенствено користи као високоефикасни процес сепарације у процесној индустрији и посебним пољима за третман воде за филтрационо одвајање, концентрацију и пречишћавање, и пречишћавање и уклањање нечистоћа.
Керамичка равна мембрана
Међу њима, течности у сложеним поставкама могу да се филтрирају, одвајају и пречишћавају коришћењем керамичких равних мембрана високих перформанси. Отпорност на високе температуре и притисак, јака хемијска стабилност, висока ефикасност филтрирања, добра поузданост, ниски трошкови рада и одржавања, продужени радни век и еколошка прихватљивост током животног циклуса су неки од њихових атрибута. Широко је коришћен и промовисан у областима комуналне канализације, дистрибуираног третмана воде, третмана црне и смрдљиве воде, поновне употребе обновљене воде и третмана отпадних вода индустријског парка. То је примарни правац развоја у области међународних керамичких сепарационих мембрана високих перформанси и има широк спектар тржишних перспектива.
Поред третмана воде, на видику је и управљање загађењем ваздуха у мојој земљи. Еколошки прихватљив катализатор нано-денитрификације система ретких земних метала се ставља на композитни материјал мембране од керамичких влакана као потпорно тело да би се створила високотемпературна влакнаста мембрана за денитрификацију и уклањање прашине, филтерски елемент са интегрисаним функцијама денитрификације и уклањања прашине који може постићи директно пречишћавање гаса у условима високе температуре.
02 Аерогел
Екстензивни развој зеленог и нискоугљеничног аерогела, супер изолационог материјала, створио је до сада нечувен потенцијал за раст сектора аерогела. Очекује се да ће нова технологија аерогелова бити интегрисана са растом зелене производње како би се створило више нових апликација производа у складу са трендом бржег развоја зелених индустрија.
Аерогел има изузетно ниску густину, ултра високу порозност, низак индекс преламања, ниску топлотну проводљивост, ниску акустичну импеданцију и друге карактеристике које генерални чврсти материјали немају. Ове карактеристике га чине да има велике изгледе за примену у областима топлотне изолације, биомедицине, звучне изолације, адсорпције итд., а потенцијал потражње на тржишту је огроман.
Индустрија биомедицине
Све више и више вештачких имплантата и органа ће се користити у терапијским окружењима како се друштво буде развијало и животи људи постајали све бољи. У мојој нацији, метали као што су нерђајући челик и легуре кобалта дуго су коришћени за ортопедско лечење и поправку због својих супериорних механичких и контролних квалитета; ипак, њихова биокомпатибилност недостаје. Сходно томе, тржиште и истраживања за материјале за премазе или биокерамику који су здравији и компатибилнији се брзо шире.
Због своје изузетне жилавости на лом и отпорности на хабање, биомедицинска керамика попут Ал2О3, ЗрО2, ЗТА, Си3Н4 и сродни композитни керамички материјали се често користе у хируршким носивим протезама, зубним имплантатима, коштаним надомјесцима, итд. керамике. Међу њима, силицијум нитрид комбинује бактерицидни ефекат и својства самоподмазивања, а његов имплантат има дугорочну стабилну биолошку стабилност.
Предвиђа се да ће 2022. године величина светског тржишта медицинских керамичких материјала бити око 15 милијарди долара. Очекује се да ће тржиште медицинских керамичких материјала у Кини 2022. године вредети око 4,5 милијарди америчких долара. Од њих, алуминијска керамика чини већину (око 60%). Керамика од силицијум нитрида се користи за ортопедске имплантате, док се цирконијум керамика првенствено користи у стоматологији.
Ваздухопловство
Керамика се доследно истиче својим изузетним перформансама у разним тешким ситуацијама примене. Војна и ваздухопловна индустрија су два најомиљенија тржишта апликација за напредну керамику. „Отпорност на високе температуре“ и „стелт“ су две примарне линије развоја керамике у ваздухопловној индустрији.
Нова генерација мотора војне авијације има све већу потребу за новим конструкцијским материјалима отпорним на високе температуре, јер се потенцијал монокристала, превлака термалне баријере и активног ваздушног хлађења постепено исцрпљује. СиЦ/СиЦ-ЦМЦ се појавио као једна од најбољих опција за конструкцијске материјале отпорне на високе температуре. СиЦ/СиЦ-ЦМЦ је у великој мери ојачан и ојачан влакнима од силицијум карбида. Најважнија сировина за СиЦ/СиЦ-ЦМЦ је силицијум карбидна влакна, која имају температурну отпорност изнад 1200°Ц и која су привукла пажњу ваздухопловних снага у истраживачком такмичењу.
Обично се састоје од упијајућег медијума (апсорбента) и материјала матрикса (понекад познатог као везиво), апсорбујући материјали су међу најважнијим материјалима за прикривање. Силицијум карбид је примарни састојак који се користи за стварање вишепојасних упијајућих керамичких материјала; неорганске керамичке наночестице и неоргански полимерни материјали се комбинују да би формирали керамичке инфрацрвене стелт материјале, неку врсту премаза. Да би се произвела ефикасна широкопојасна апсорпција електромагнетних таласа, неорганске керамичке наночестице су равномерно дисперговане у матрици неорганског полимера и пажљиво контролисане.