سیرامک ​​مصنوعات کی مستقبل کی ترقی کے لیے پانچ بڑی صنعتیں۔

الیکٹرک گاڑیوں کی صنعت

 

چائنا ایسوسی ایشن آف آٹوموبائل مینوفیکچررز کے تازہ ترین اعدادوشمار کے مطابق، چین نے جنوری اور نومبر کے درمیان بالترتیب 6.253 ملین اور 6.067 ملین نئی انرجی کاریں تیار کیں اور فروخت کیں، جو کہ سال بہ سال تقریباً 100% زیادہ ہیں، جو کہ 25% مارکیٹ شیئر کے ساتھ ہے۔ مینوفیکچرنگ اور فروخت میں اضافے کے ساتھ جو اس وقت کے دوران مارکیٹ سے بہت آگے نکل گئی تھی، نئی انرجی گاڑیوں کی رسائی 36 فیصد سے تجاوز کر گئی ہے اور اس میں اضافہ جاری ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں کی ٹیکنالوجی مسلسل ترقی کر رہی ہے، جس نے اس کے اجزاء کے ڈیزائن اور مواد کی تبدیلی کو تیز کر دیا ہے۔ نئی انرجی الیکٹرک گاڑیوں کے استعمال نے اپنی منفرد کارکردگی کے فوائد کی وجہ سے جدید سیرامک ​​مواد کو مکمل طور پر اپنا لیا ہے۔

ان میں HIP سلکان نائٹرائڈ بیئرنگ بالز اور ہائی تھرمل چالکتا سلکان نائٹرائڈ سبسٹریٹس موجود ہیں۔

 

 

سلکان نائٹرائڈ بیرنگ کے لیے 01 HIP بالز

نئی توانائی والی گاڑیوں کے لیے موٹر بیرنگ معیاری بیرنگ کے مقابلے میں کم کثافت اور نسبتاً زیادہ لباس مزاحم مواد کا مطالبہ کرتے ہیں کیونکہ ان کی گردش کی شرح زیادہ ہوتی ہے۔ سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​بیرنگ میں، گیندیں بیئرنگ سسٹم کے اندر کم گرمی اور رگڑ پیدا کرتی ہیں۔ خاص طور پر، سلکان نائٹرائڈ ایک قدرتی طور پر پیدا ہونے والا برقی انسولیٹر ہے جو برقی سنکنرن کو خارج ہونے سے روک سکتا ہے، چکنا کرنے والے مادوں اور بیرنگ کی زندگی کو طول دے سکتا ہے، اور آخر کار بیئرنگ کی ناکامی کا باعث بنتا ہے۔ یہ الیکٹرک کاروں سمیت مختلف شعبوں میں استعمال کے لیے مثالی ہے۔

 

الیکٹرک ڈرائیوز کے دور میں سیرامک ​​بیرنگ تیزی سے اسٹیل بال بیرنگ کی جگہ لے رہے ہیں۔ سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​بال موصل بیرنگ گھریلو Xiaopeng P7، G9، Weilai ET7، اور دیگر ماڈلز میں استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ٹیسلا کی طرف سے استعمال ہونے والی موٹر کی آؤٹ پٹ شافٹ میں سیرامک ​​بیرنگ، NSK کی طرف سے ڈیزائن کردہ ہائبرڈ سیرامک ​​بیرنگ، اور 50 سلکان نائٹرائڈ بالز سے بنی بیئرنگ بالز استعمال ہوتی ہیں۔

ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ (HIP) اور گیس پریشر سنٹرنگ (GPS) سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​بال سنٹرنگ کے لیے دو سب سے زیادہ مقبول تیاری کی تکنیک ہیں۔ ان دو طریقوں سے سیرامک ​​گیندیں ملتی ہیں جو اکثر بہت سی ترتیبات میں استعمال ہوتی ہیں۔ HIP سلکان نائٹرائڈ GPS سلکان نائٹرائڈ کے مقابلے میں اعلی مکینیکل خصوصیات اور طویل تھکاوٹ کی زندگی فراہم کرتا ہے۔

فی الحال، معروف غیر ملکی فرمیں بین الاقوامی مارکیٹ شیئر اور ترقی کی سمت کو کنٹرول کرنا جاری رکھے ہوئے ہیں، جبکہ جاپانی، یورپی اور امریکی کارپوریشنز اعلیٰ درجے کے سیرامک ​​بیئرنگ سامان کی تیاری پر حاوی ہیں۔ 2015 میں میری قوم میں نیشنل میٹریل ہائی ٹیک نائٹرائڈ سیرامکس کمپنی لمیٹڈ کا قیام دیکھا گیا۔

اس نے بڑے پیمانے پر گرم آئسوسٹیٹیکلی پریسڈ سلکان نائٹرائیڈ سیرامک ​​بالز تیار کرنے کی ٹیکنالوجی میں ایک اہم پیش رفت کی، جس سے یہ چین میں ان مواد کی بڑے پیمانے پر پیداوار قائم کرنے والی پہلی کمپنی بن گئی اور مجموعی طور پر تیسری کمپنی، جاپان میں توشیبا اور ریاستہائے متحدہ میں Kustec کے پیچھے۔ سویڈن میں SKF، امریکہ میں ٹمکن، جرمنی میں GMN، اور اسپین میں Forsa ان ممالک میں شامل ہیں جہاں اس کی مصنوعات بھیجی جاتی ہیں۔ مزید برآں، Sinoceramic Jinsheng اور دیگر کے ذریعے 1000 MPa موڑنے والی طاقت کے ساتھ سلکان نائٹرائڈ بیئرنگ بالز بنانے کے لیے موازنہ کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔

 

 

02 ہائی تھرمل چالکتا سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹ

سلیکون نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس بنیادی طور پر پاور یونٹس، سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز اور خالص الیکٹرک گاڑیوں (EV) اور ہائبرڈ الیکٹرک وہیکلز (HEV) کے انورٹرز میں استعمال ہوتے ہیں، اور ان کی مارکیٹ کی بڑی صلاحیت اور اطلاق کے امکانات ہیں۔

فی الحال، 650 MPa کی موڑنے کی طاقت، 5–7 MPa·m1/2 کی فریکچر سختی، اور 85 W/(m·K) کی تھرمل چالکتا اعلی تھرمل چالکتا سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹ مواد کے تجارتی استعمال کے لیے درکار ہے۔ توشیبا گروپ، ہٹاچی میٹلز، نپون الیکٹرک کیمیکل، ماروا، اور نپون فائن سیرامکس وہ بنیادی کمپنیاں ہیں جو اعلی تھرمل چالکتا کے ساتھ سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹس کو بڑے پیمانے پر پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتی ہیں۔

 

مزید برآں، سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹ مواد پر گھریلو تحقیق میں کچھ ترقی ہوئی ہے۔ سینٹرنگ کے طریقہ کار اور عمل کو بہتر بناتے ہوئے، بیجنگ سینوما آرٹیفیشل کرسٹل ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کمپنی لمیٹڈ نے 700-800MPa کی موڑنے والی طاقت، ≥8MPa·m1/2 کی فریکچر سختی، اور تھرمل چالکتا (8m·0/K·) کے ساتھ ایک سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹ کامیابی کے ساتھ تیار کیا ہے۔ سینوما ہائی ٹیک نائٹرائڈ سیرامکس کمپنی لمیٹڈ کی بیجنگ برانچ کے ذریعہ تیار کردہ سلکان نائٹرائڈ سیرامک ​​سبسٹریٹ ٹیپ کاسٹنگ کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے 100 W/(m·K) کی تھرمل چالکتا ہے۔

 

نئی توانائی والی گاڑیوں کی بڑھتی ہوئی مقبولیت اور مصنوعی ذہانت (AI) کی ترقی کے نتیجے میں الیکٹرک گاڑیاں اس وقت ذہانت کے قریب جا رہی ہیں۔ آٹوموبائل مینوفیکچررز نے سیرامک ​​مواد کی ایک قسم میں بھی دلچسپی ظاہر کی ہے، بشمول لیڈر پیکنگ میٹریل، کاربن سیرامک ​​بریک، اعلیٰ صلاحیت والے ایم ایل سی سی، سیرامک ​​تھرمل کنڈکٹیو میٹریل وغیرہ۔

 

سیمی کنڈکٹرز کی تیاری

"ٹیکنالوجی کی ایک نسل، عمل کی ایک نسل، آلات کی ایک نسل" کا صنعتی قانون سیمی کنڈکٹر کی صنعت کو کنٹرول کرتا ہے، اور سیمی کنڈکٹر آلات کی جدید کاری اور تکرار کے لیے درست حصے کی ٹیکنالوجی میں پیشرفت بہت اہم ہے۔ صحت سے متعلق سیرامک ​​حصے ان میں سیمی کنڈکٹر صحت سے متعلق حصوں کے لئے سب سے زیادہ نمائندہ مواد ہیں۔ وہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے متعدد اہم عملوں میں استعمال ہوتے ہیں، بشمول اینچنگ، کیمیائی بخارات جمع کرنا، جسمانی بخارات جمع کرنا، اور آئن امپلانٹیشن۔ جیسے مکینیکل ہینڈلنگ آرمز، الیکٹرو سٹیٹک چکس، لائنرز، گائیڈنگ ریل اور بیرنگ وغیرہ۔ یہ استحکام، دفاع، اور خلفشار کے کردار کو انجام دیتا ہے، خاص طور پر سامان کی گہا کے اندر۔

 

سیمی کنڈکٹرز کی پیداوار سیمی کنڈکٹر انڈسٹری "ٹیکنالوجی کی ایک نسل، عمل کی ایک نسل، آلات کی ایک نسل" کے صنعتی قانون کے تحت چلتی ہے اور سیمی کنڈکٹر مشینری کی جدید کاری اور تکرار کے لیے درست حصے کی ٹیکنالوجی میں بہتری ضروری ہے۔ سیمی کنڈکٹر کے پریزیشن پرزوں کے لیے استعمال ہونے والے تمام مواد میں، صحت سے متعلق سیرامک ​​پارٹس سب سے زیادہ نمائندہ ہیں۔ وہ دیگر اہم سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ طریقہ کار کے علاوہ اینچنگ، کیمیائی بخارات جمع کرنے، جسمانی بخارات جمع کرنے، اور آئن امپلانٹیشن میں کام کرتے ہیں۔ جیسے کہ بیرنگ، لائنر، گائیڈنگ ریل، الیکٹرو سٹیٹک چک، اور مکینیکل ہینڈلنگ آرمز، چند نام۔ یہ موڑ، دفاع، اور استحکام کے طور پر کام کرتا ہے، خاص طور پر سامان کی گہا کے اندر.

 

 

توانائی کی بچت اور ماحولیاتی تحفظ کی صنعت

قومی "دوہری کاربن" پالیسی کی رہنمائی کے تحت، تمام صنعتیں توانائی کی بچت، کاربن میں کمی، آلودگی میں کمی، اور کارکردگی میں بہتری کی سمت میں بتدریج ترقی کر رہی ہیں۔ اس پس منظر کے تحت، سیرامک ​​انڈسٹری کو توانائی کی کھپت اور ماحولیاتی تحفظ کے دباؤ کا سامنا ہے، لیکن یہ سیرامک ​​مواد میں ترقی کے نئے مواقع بھی لاتا ہے۔

 

 

01 سیرامک ​​جھلی

روایتی فلٹریشن علیحدگی کی ٹیکنالوجی کو تبدیل کرنے کے لیے، اس کے بنیادی حصے میں سیرامک ​​جھلی کے ساتھ جھلیوں کی علیحدگی کی ٹیکنالوجی کو فی الحال بنیادی طور پر پراسیس انڈسٹری میں ایک اعلی کارکردگی والے علیحدگی کے عمل کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے اور فلٹریشن علیحدگی، ارتکاز اور طہارت، اور طہارت اور نجاست کو ہٹانے کے لیے خصوصی واٹر ٹریٹمنٹ فیلڈز میں استعمال کیا جاتا ہے۔

سیرامک ​​فلیٹ جھلی

ان میں، پیچیدہ ترتیبات میں سیالوں کو اعلی کارکردگی والے سیرامک ​​فلیٹ جھلیوں کا استعمال کرتے ہوئے فلٹر، الگ، اور صاف کیا جا سکتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت اور دباؤ کے خلاف مزاحمت، مضبوط کیمیائی استحکام، اعلی فلٹرنگ کی کارکردگی، اچھی انحصار، کم آپریٹنگ اور دیکھ بھال کے اخراجات، توسیعی سروس کی زندگی، اور پورے زندگی کے دوران ماحولیاتی دوستی ان کی خصوصیات میں سے کچھ ہیں۔ یہ میونسپل سیوریج، تقسیم شدہ پانی کی صفائی، سیاہ اور بدبودار پانی کی صفائی، دوبارہ دعوی شدہ پانی کے دوبارہ استعمال، اور صنعتی پارک کے گندے پانی کی صفائی کے علاقوں میں بڑے پیمانے پر استعمال اور فروغ دیا گیا ہے۔ یہ بین الاقوامی اعلی کارکردگی والے سیرامک ​​علیحدگی کی جھلیوں کے میدان میں بنیادی ترقی کی سمت ہے اور اس میں مارکیٹ کے امکانات کی ایک وسیع رینج ہے۔

پانی کی صفائی کے ساتھ ساتھ، میری قوم میں فضائی آلودگی کا انتظام بھی افق پر ہے۔ ماحول دوست نایاب ارتھ میٹل آکسائیڈ سسٹم نینو ڈینیٹریفکیشن کیٹیلسٹ کو سیرامک ​​فائبر کمپوزٹ میمبرین میٹریل پر لاد دیا گیا ہے تاکہ ڈینیٹریفکیشن اور ڈسٹ ریموول کے لیے ہائی ٹمپریچر فائبر میمبرین بنایا جا سکے، ایک فلٹر عنصر جس میں مربوط ڈینیٹریفیکیشن اور ڈسٹ ریموول ہو سکتا ہے جو درجہ حرارت کے اعلی حالات کے تحت گیس کو ہٹانے کے افعال کو براہ راست حاصل کر سکتا ہے۔

 

 

02 ایرجیل

ایروجیل کی وسیع سبز اور کم کاربن کی نشوونما، جو ایک سپر موصل مواد ہے، نے ایرجیل سیکٹر کی ترقی کے لیے اب تک ناقابل سماعت صلاحیت پیدا کی ہے۔ نئی ایرجیل ٹکنالوجی کے سبز مینوفیکچرنگ کی ترقی کے ساتھ مربوط ہونے کی توقع ہے تاکہ زیادہ تیزی سے ترقی پذیر سبز صنعتوں کے رجحان کے مطابق مزید نئی مصنوعات کی ایپلی کیشنز بنائیں۔

 

ایرجیل میں انتہائی کم کثافت، انتہائی اعلی پورسٹی، کم ریفریکٹیو انڈیکس، کم تھرمل چالکتا، کم صوتی رکاوٹ اور دیگر خصوصیات ہیں جو عام ٹھوس مواد میں نہیں ہوتی ہیں۔ یہ خصوصیات اسے تھرمل موصلیت، بائیو میڈیسن، آواز کی موصلیت، جذب وغیرہ کے شعبوں میں استعمال کرنے کے زبردست امکانات بناتی ہیں، اور مارکیٹ کی طلب کی صلاحیت بہت زیادہ ہے۔

 

 

بائیو میڈیسن کی صنعت

زیادہ سے زیادہ مصنوعی امپلانٹس اور اعضاء کو علاج کی ترتیبات میں استعمال کیا جائے گا کیونکہ معاشرہ ترقی کرتا ہے اور لوگوں کی زندگی بہتر ہوتی ہے۔ میری قوم میں، سٹینلیس سٹیل اور کوبالٹ مرکب دھاتیں طویل عرصے سے آرتھوپیڈک شفا یابی اور مرمت کے لیے استعمال ہوتی رہی ہیں کیونکہ ان کی اعلیٰ مکینیکل اور کنٹرول خصوصیات ہیں۔ اس کے باوجود، ان کی حیاتیاتی مطابقت کی کمی ہے۔ نتیجتاً، کوٹنگ میٹریل یا بائیو سیرامکس کی مارکیٹ اور تحقیق جو کہ صحت مند اور زیادہ ہم آہنگ ہیں، تیزی سے پھیل رہی ہیں۔

ان کی غیر معمولی فریکچر سختی اور پہننے کی مزاحمت کی وجہ سے، بایومیڈیکل سیرامکس جیسے Al2O3، ZrO2، ZTA، Si3N4، اور متعلقہ جامع سیرامک ​​مواد اکثر سرجیکل لوڈ بیئرنگ مصنوعی اعضاء، ڈینٹل ایمپلانٹس، ہڈیوں کے متبادل وغیرہ میں استعمال کیے جاتے ہیں۔ اچھی کارکردگی اور خوبصورتی، لیکن اس کی طاقت گلاس سیرامکس کی وجہ سے ہے. ان میں سے، سلیکون نائٹرائڈ بیکٹیریکڈل اثر اور خود چکنا کرنے والی خصوصیات کو یکجا کرتا ہے، اور اس کے امپلانٹ میں طویل مدتی مستحکم حیاتیاتی استحکام ہوتا ہے۔

2022 میں، طبی سیرامک ​​مواد کی عالمی منڈی کا حجم تقریباً 15 بلین امریکی ڈالر متوقع ہے۔ 2022 میں، چین میں طبی سیرامک ​​مواد کی مارکیٹ تقریباً 4.5 بلین امریکی ڈالر کی متوقع ہے۔ ان میں سے، ایلومینا سیرامکس کی اکثریت (تقریباً 60%) ہے۔ سلکان نائٹرائڈ سیرامکس آرتھوپیڈک امپلانٹس کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، جبکہ زرکونیا سیرامکس بنیادی طور پر دندان سازی میں استعمال ہوتے ہیں۔

 

 

ایرو اسپیس سیکٹر

سیرامکس مختلف قسم کے سخت اطلاق کے حالات میں اپنی غیر معمولی کارکردگی کے لیے مستقل طور پر نمایاں ہیں۔ فوجی اور ایرو اسپیس صنعتیں جدید سیرامکس کے لیے سب سے زیادہ پسند کی جانے والی ایپلی کیشن مارکیٹوں میں سے دو ہیں۔ "اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت" اور "اسٹیلتھ" ایرو اسپیس انڈسٹری میں دو بنیادی سیرامک ​​ڈویلپمنٹ لائنیں ہیں۔

 

فوجی ہوا بازی کے انجنوں کی نئی نسل کو نئے اعلی درجہ حرارت مزاحم ساختی مواد کی بڑھتی ہوئی ضرورت ہے کیونکہ سنگل کرسٹل، تھرمل بیریئر کوٹنگز، اور فعال ہوا کولنگ کی صلاحیت بتدریج ختم ہو رہی ہے۔ SiC/SiC-CMC اعلی درجہ حرارت مزاحم ساختی مواد کے لیے ایک اعلیٰ اختیارات کے طور پر ابھرا ہے۔ SiC/SiC-CMC کو سلکان کاربائیڈ فائبر کے ذریعے بڑے حصے میں مضبوط اور سخت کیا جاتا ہے۔ SiC/SiC-CMC کے لیے سب سے اہم خام مال سلکان کاربائیڈ فائبر ہے، جس کا درجہ حرارت 1200°C سے زیادہ ہے اور اس نے ایک تحقیقی مقابلے میں ہوا بازی کی طاقتوں کی توجہ مبذول کرائی ہے۔

 

 

عام طور پر جذب کرنے والا میڈیم (جذب کرنے والا) اور میٹرکس میٹریل (جسے کبھی کبھی بائنڈر بھی کہا جاتا ہے) پر مشتمل ہوتا ہے، جذب کرنے والے مواد سب سے اہم اسٹیلتھ مواد میں سے ہیں۔ سلکان کاربائیڈ بنیادی جزو ہے جو ملٹی بینڈ جاذب سیرامک ​​مواد بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ غیر نامیاتی سیرامک ​​نینو پارٹیکلز اور غیر نامیاتی پولیمر مواد مل کر سیرامک ​​انفراریڈ اسٹیلتھ مواد، ایک قسم کی کوٹنگ بناتے ہیں۔ مؤثر براڈ بینڈ برقی مقناطیسی لہر جذب پیدا کرنے کے لیے، غیر نامیاتی سیرامک ​​نینو پارٹیکلز کو غیر نامیاتی پولیمر میٹرکس میں یکساں طور پر منتشر کیا جاتا ہے اور احتیاط سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔