Keramika mahsulotlarini kelajakda rivojlantirish uchun beshta asosiy sanoat

Elektr transport vositalari sanoati

 

Xitoy avtomobil ishlab chiqaruvchilar assotsiatsiyasining so'nggi ma'lumotlariga ko'ra, yanvar-noyabr oylari orasida Xitoy mos ravishda 6,253 million va 6,067 million yangi energiya avtomobillarini ishlab chiqardi va sotdi, bu yiliga 100 foizga o'sdi va bozor ulushi 25 foizni tashkil etdi. O'sha vaqt ichida bozordan ancha yuqori bo'lgan ishlab chiqarish va sotish o'sishi bilan bir qatorda, yangi energiya vositalarining kirib borishi 36% dan oshdi va o'sishda davom etmoqda. Elektr avtomobil texnologiyasi doimiy ravishda rivojlanib bormoqda, bu uning tarkibiy qismlari dizayni va materiallarini almashtirishni tezlashtirdi. Yangi energiya elektr transport vositalaridan foydalanish noyob ishlash afzalliklari tufayli ilg'or keramika materiallarini to'liq qamrab oldi.

Ular orasida HIP kremniy nitridili rulmanli to'plar va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi silikon nitridili substratlar keng tarqalgan.

 

 

01 Silikon nitridli podshipniklar uchun HIP sharlari

Yangi energiya vositalari uchun motor podshipniklari standart podshipniklar bilan solishtirganda yuqori aylanish tezligi tufayli pastroq zichlik va nisbatan ko'proq aşınmaya bardoshli materiallarni talab qiladi. Silikon nitridli keramik rulmanlarda to'plar rulman tizimida kamroq issiqlik va ishqalanish hosil qiladi. Xususan, kremniy nitridi tabiiy ravishda paydo bo'lgan elektr izolyatori bo'lib, u elektr korroziyasini podshipniklarning chiqishini oldini oladi, moylash materiallari va podshipniklarning ishlash muddatini uzaytiradi va oxir-oqibat podshipniklarning ishdan chiqishiga olib keladi. Bu turli sohalarda, jumladan, elektromobillarda foydalanish uchun ideal.

 

Seramika podshipniklari elektr drayvlar davrida po'lat rulmanlarni tobora ko'proq almashtirmoqda. Silikon nitridli keramik sharli izolyatsiyalangan rulmanlar mahalliy Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7 va boshqa modellarda qo'llaniladi. Masalan, Tesla tomonidan qo'llaniladigan motorning chiqish milida keramik podshipniklar, NSK tomonidan ishlab chiqilgan gibrid keramik podshipniklar va 50 ta kremniy nitridi sharlaridan yasalgan podshipnik sharlari ishlaydi.

Issiq izostatik presslash (HIP) va gaz bosimini sinterlash (GPS) kremniy nitridili keramik sharni sinterlash uchun eng mashhur ikkita tayyorgarlik usuli hisoblanadi. Ushbu ikki usul ko'plab sharoitlarda tez-tez ishlatiladigan keramik to'plarni beradi. HIP kremniy nitridi GPS kremniy nitridiga qaraganda yuqori mexanik sifatlar va uzoqroq charchoq muddatini ta'minlaydi.

Hozirgi vaqtda taniqli xorijiy firmalar xalqaro bozor ulushini va rivojlanish yo'nalishini nazorat qilishni davom ettirmoqdalar, yapon, Evropa va Amerika korporatsiyalari esa yuqori sifatli keramika rulmanli mahsulotlarni ishlab chiqarishda ustunlik qilishda davom etmoqda. 2015 yilda mening xalqimda National Materials High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd kompaniyasi tashkil etildi.

issiq izostatik presslangan kremniy nitridli keramik sharlarni ommaviy ishlab chiqarish texnologiyasida sezilarli yutuqlarga erishdi va bu Xitoyda ushbu materiallarni ommaviy ishlab chiqarishni yo'lga qo'ygan birinchi kompaniya va Yaponiyadagi Toshiba va AQShdagi Kustecdan keyin uchinchi kompaniyaga aylandi. Shvetsiyadagi SKF, AQSHdagi Timken, Germaniyadagi GMN va Ispaniyadagi Forsa o'z mahsulotlari jo'natiladigan mamlakatlar qatoriga kiradi. Bundan tashqari, Sinoceramic Jinsheng va boshqalar tomonidan 1000 MPa egilish kuchiga ega bo'lgan silikon nitridli rulmanli sharlarni yaratish uchun taqqoslanadigan usullar qo'llaniladi.

 

 

02 Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi silikon nitridi keramik substrat

Silikon nitridli keramik substratlar asosan sof elektr transport vositalari (EV) va gibrid elektr transport vositalarining (HEV) quvvat bloklari, yarimo'tkazgichli qurilmalari va invertorlarida qo'llaniladi va katta bozor salohiyati va dastur istiqbollariga ega.

Hozirgi vaqtda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi silikon nitridli keramik substrat materiallaridan tijorat maqsadlarida foydalanish uchun 650 MPa egilish kuchi, 5-7 MPa · m1 / 2 sinish chidamliligi va 85 Vt / (m · K) issiqlik o'tkazuvchanligi talab qilinadi. Toshiba Group, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa va Nippon Fine Ceramics yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan kremniy nitridli keramik substratlarni ommaviy ishlab chiqarish imkoniyatiga ega bo'lgan asosiy kompaniyalardir.

 

Bundan tashqari, kremniy nitridli keramik substrat materiallari bo'yicha mahalliy tadqiqotlarda ba'zi yutuqlarga erishildi. Sinterlash usuli va jarayonini optimallashtirish orqali Pekin Sinoma Sun'iy Kristal Tadqiqot Instituti Co., Ltd. kompaniyasi 700-800MPa egilish kuchi, ≥8MPa · m1 / 2 sinish chidamliligi va issiqlik o'tkazuvchanligi ≥8W (8W / m) bo'lgan silikon nitridli keramik substratni muvaffaqiyatli tayyorladi. Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd kompaniyasining Pekin filiali tomonidan lenta quyish jarayonidan foydalangan holda ishlab chiqarilgan silikon nitridli keramik substrat 100 Vt / (m · K) issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.

 

Hozirgi vaqtda yangi energiya vositalarining ommalashib borishi va sun'iy intellektning (AI) rivojlanishi natijasida elektr transport vositalari razvedkaga yaqinlashmoqda. Avtomobil ishlab chiqaruvchilari, shuningdek, turli xil keramika materiallariga, jumladan, lidar o'rash materiallariga, uglerodli keramik tormozlarga, yuqori quvvatli MLCC, keramik issiqlik o'tkazuvchan materiallarga va boshqalarga qiziqish bildirishdi.

 

Yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish

"Bir avlod texnologiya, bir avlod jarayon, bir avlod uskunalari" sanoat qonuni yarimo'tkazgich sanoatini boshqaradi va nozik qismlar texnologiyasidagi yutuqlar yarimo'tkazgich uskunalarini modernizatsiya qilish va iteratsiya qilish uchun juda muhimdir. Nozik keramika qismlari ular orasida yarimo'tkazgichli nozik qismlar uchun eng vakili materiallardir. Ular yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishning bir qator asosiy jarayonlarida, shu jumladan etching, kimyoviy bug'larni cho'ktirish, jismoniy bug'larni joylashtirish va ion implantatsiyasida qo'llaniladi. mexanik ishlov berish qo'llari, elektrostatik shtutserlar, laynerlar, yo'naltiruvchi relslar va podshipniklar va boshqalar kabi. U barqarorlashtirish, mudofaa va chalg'ituvchi rollarni bajaradi, ayniqsa jihozlar bo'shlig'ida.

 

Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish Yarimo'tkazgich sanoati "bir avlod texnologiya, bir avlod jarayon, bir avlod uskunalar" sanoat qonuni bilan tartibga solinadi va nozik qismlar texnologiyasini takomillashtirish yarimo'tkazgichli mashinalarni modernizatsiya qilish va iteratsiya qilish uchun muhim ahamiyatga ega. Yarimo'tkazgichli nozik qismlar uchun ishlatiladigan barcha materiallardan nozik keramika qismlari eng vakili hisoblanadi. Ular yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishning boshqa muhim jarayonlari qatorida, qirqish, kimyoviy bug'larni joylashtirish, jismoniy bug'larni joylashtirish va ion implantatsiyasida qo'llaniladi. rulmanlar, laynerlar, yo'naltiruvchi relslar, elektrostatik shtutserlar va mexanik ishlov berish qo'llari kabi bir nechtasini nomlash mumkin. Bu, ayniqsa, asbob-uskunalar bo'shlig'ida, buritish, mudofaa va barqarorlik vazifasini bajaradi.

 

 

Energiyani tejash va atrof-muhitni muhofaza qilish sanoati

Milliy "ikki uglerod" siyosati rahbarligida barcha tarmoqlar energiya tejash, uglerodni kamaytirish, ifloslanishni kamaytirish va samaradorlikni oshirish yo'nalishida bosqichma-bosqich rivojlanmoqda. Ushbu fonda keramika sanoati energiya iste'moli va atrof-muhitni muhofaza qilish bosimiga duch keladi, lekin u ham seramika materiallariga yangi rivojlanish imkoniyatlarini olib keladi.

 

 

01 Seramika membranasi

An'anaviy filtratsiyani ajratish texnologiyasini almashtirish uchun membranani ajratish texnologiyasi asosan seramika membranasi bilan ishlov berish sanoatida va filtratsiyani ajratish, kontsentratsiya va tozalash, tozalash va nopoklikni tozalash uchun maxsus suv tozalash sohalarida yuqori samarali ajratish jarayoni sifatida qo'llaniladi.

Seramika tekis membrana

Ular orasida murakkab sozlamalardagi suyuqliklar yuqori samarali keramik tekis membranalar yordamida filtrlanishi, ajratilishi va tozalanishi mumkin. Yuqori harorat va bosimga chidamlilik, kuchli kimyoviy barqarorlik, yuqori filtrlash samaradorligi, yaxshi ishonchlilik, past foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari, xizmat muddatini uzaytirish va butun hayot davomida atrof-muhitga zarar etkazmaslik ularning ba'zi xususiyatlari hisoblanadi. U shahar kanalizatsiyasi, taqsimlangan suvni tozalash, qora va hidli suvni tozalash, qayta ishlangan suvdan foydalanish va sanoat parki oqava suvlarini tozalash sohalarida keng qo'llanilgan va targ'ib qilingan. Bu xalqaro yuqori samarali keramika ajratish membranalari sohasidagi rivojlanishning asosiy yo'nalishi bo'lib, bozorning keng istiqbollariga ega.

Suvni tozalash bilan birga, mening xalqimdagi havo ifloslanishini boshqarish ham ufqda. Ekologik toza noyob tuproq-metall oksidi tizimi nano-denitrifikatsiya katalizatori denitrifikatsiya va changni tozalash uchun yuqori haroratli tolali membranani yaratish uchun qo'llab-quvvatlovchi korpus sifatida keramik tolali kompozit membrana materialiga yuklanadi, integratsiyalashgan denitrifikatsiya va changni tozalash funktsiyalariga ega filtr elementi yuqori harorat sharoitida gazni to'g'ridan-to'g'ri tozalashga erishadi.

 

 

02 Aerojel

Superizolyatsion material bo'lgan aerogelning yashil va kam uglerodli keng ko'lamli rivojlanishi aerojel sektorining o'sishi uchun hozirgacha eshitilmagan imkoniyatlarni yaratdi. Yangi aerojel texnologiyasi yashil sanoatning tezroq rivojlanish tendentsiyasiga muvofiq yangi mahsulot ilovalarini yaratish uchun yashil ishlab chiqarishning o'sishi bilan birlashtirilishi kutilmoqda.

 

Aerogel juda past zichlik, o'ta yuqori porozlik, past sinishi indeksi, past issiqlik o'tkazuvchanligi, past akustik empedans va umumiy qattiq materiallarga ega bo'lmagan boshqa xususiyatlarga ega. Bu xususiyatlar uni issiqlik izolyatsiyasi, biomeditsina, ovoz yalıtımı, adsorbsiya va boshqalar sohalarida katta qo'llash istiqbollariga ega va bozor talabi salohiyati juda katta.

 

 

Biotibbiyot sanoati

Jamiyat rivojlanib, odamlar hayoti yaxshilangani sari ko‘proq sun’iy implantlar va organlar terapevtik sharoitlarda qo‘llaniladi. Mening xalqimda zanglamaydigan po'lat va kobalt qotishmalari kabi metallar o'zlarining yuqori mexanik va nazorat sifatlari tufayli ortopedik davolash va ta'mirlash uchun uzoq vaqtdan beri foydalanilgan; shunga qaramay, ularning biologik mosligi yetishmaydi. Shunday qilib, yanada sog'lom va mos keladigan qoplama materiallari yoki biokeramika bozori va tadqiqotlari tez sur'atlar bilan kengayib bormoqda.

Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4 kabi biomedikal keramika va shunga o'xshash kompozit keramik materiallar o'zlarining ajoyib sinishi va aşınmaya bardoshliligi tufayli jarrohlik yuk ko'taruvchi protezlar, tish implantlari, suyak o'rnini bosuvchi moddalar va hokazolarda tez-tez ishlatiladi. shisha keramika uchun. Ular orasida silikon nitridi bakteritsid ta'sirini va o'z-o'zini moylash xususiyatlarini birlashtiradi va uning implantatsiyasi uzoq muddatli barqaror biologik barqarorlikka ega.

2022 yilda tibbiy keramika materiallari uchun jahon bozorining hajmi taxminan 15 milliard dollarni tashkil qilishi kutilmoqda. 2022 yilda Xitoyda tibbiy keramika materiallari bozori taxminan 4,5 milliard AQSh dollarini tashkil qilishi kutilmoqda. Ulardan alumina keramikasi ko'pchilikni tashkil qiladi (taxminan 60%). Silikon nitridili keramika ortopedik implantlar uchun ishlatiladi, sirkoniyali keramika esa asosan stomatologiyada qo'llaniladi.

 

 

Aerokosmik sektor

Seramika har xil og'ir qo'llash holatlarida o'zining ajoyib ishlashi bilan doimo ajralib turadi. Harbiy va aerokosmik sanoat ilg'or keramika uchun eng mashhur dastur bozorlaridan ikkitasidir. "Yuqori haroratga chidamlilik" va "yashirinlik" aviatsiya sanoatida ikkita asosiy seramika ishlab chiqarish liniyasidir.

 

Harbiy aviatsiya dvigatellarining yangi avlodi yangi yuqori haroratga chidamli strukturaviy materiallarga bo'lgan ehtiyoj ortib bormoqda, chunki monokristallarning salohiyati, termal to'siq qoplamalari va faol havo sovutish asta-sekin kamayadi. SiC/SiC-CMC yuqori haroratga chidamli strukturaviy materiallar uchun eng yaxshi variantlardan biri sifatida paydo bo'ldi. SiC/SiC-CMC asosan kremniy karbid tolasi bilan mustahkamlanadi va mustahkamlanadi. SiC/SiC-CMC uchun eng muhim xom ashyo silikon karbid tolasi bo'lib, u 1200 ° C dan yuqori harorat qarshiligiga ega va tadqiqot tanlovida aviatsiya kuchlarining e'tiborini tortdi.

 

 

Odatda changni yutish vositasi (absorbent) va matritsali materialdan (ba'zan bog'lovchi sifatida tanilgan) iborat bo'lib, yutuvchi materiallar eng muhim yashirin materiallardan biridir. Silikon karbid ko'p tarmoqli changni yutish keramika materiallarini yaratish uchun ishlatiladigan asosiy tarkibiy qismdir; noorganik keramik nanozarrachalar va noorganik polimer materiallari birlashib, seramika infraqizil yashirin materiallarni, bir turdagi qoplamani hosil qiladi. Samarali keng polosali elektromagnit to'lqin yutilishini ishlab chiqarish uchun noorganik keramik nanozarrachalar noorganik polimer matritsasida bir tekis taqsimlanadi va ehtiyotkorlik bilan nazorat qilinadi.