Purutasun handiko alumina zeramikak: lau arlo nagusitan funtsezko 'zeramika', 'purutasunaren' xarma erakusten duena

Purutasun handiko alumina Zeramikak dira zeramikazko material garrantzitsuak, batez ere alumina ultrafinez osatutakoak, α-Al-rekin₂THE₃ fase kristalino nagusi gisa. Beren propietate bikainak direla eta, hala nola erresistentzia mekaniko handia, gogortasun handia, tenperatura altuko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia, purutasun handiko alumina zeramikoak hainbat arlotan erabiltzen dira, besteak beste, makineria, elektronika, zirkuitu integratuak eta medikuntzan.

Erdieroaleen ekipamenduetarako zehaztasun-osagaiak

Ulertzen da zehaztasun kopuru handia dagoela Zeramikazko osagaiak erdieroaleen ekipoetan erabiltzen dira, eta zeramikazko pieza hauek erdieroaleen ekipoen kostuaren % 10 baino gehiago izan dezakete, eta horien artean alumina zeramika zehaztasun-osagaietarako erabili ohi den zeramika-materiala da.

Adibidez, erdieroaleen grabatzeko ekipoetan, grabatzeko ganberako materiala da oblearen kutsaduraren iturri nagusia. Plasma bidezko grabatzeak bertan duen eraginaren neurriak zehazten du oblearen grabatzeko prozesuaren errendimendua, kalitatea eta egonkortasuna, besteak beste. Hori dela eta, grabatzeko erresistentea den ganberako material bat ikertzea eta garatzea erronka handia bihurtu da erdieroaleen integrazio industrian eta plasma bidezko grabatzeko teknologian. Gaur egun, purutasun handiko Al₂THE₃ estaldurak edo Al₂THE₃ zeramikak batez ere grabatzeko ganberetarako eta barne ganberako osagaietarako babes-material gisa erabiltzen dira. Ganberaz gain, purutasun handiko alumina zeramikak ere behar dira gas-toberetarako, gas-banaketa plaketarako eta plasma-ekipoetan oblea finkatzen duten eraztun finkoetarako. Gainera, obleak leuntzeko prozesuetan, alumina zeramikak leuntzeko plaketan, leuntzeko alfonbra zuzentzeko plataformetan, hutsean bentosetan, etab. erabil daitezke.

 Mmakinaria

Purutasun handiko alumina zeramikei propietate mekaniko bikainak dituzte. Presio bidezko sinterizazio metodo konbentzionalak erabiliz, alumina zeramikei 250 MPa inguruko flexio-erresistentziarekin prestatu daitezke, eta bero bidezko sinterizazio bidez ekoitzitako purutasun handiko alumina zeramikei 500 MPa arteko flexio-erresistentzia eta 9 GPa-ko gogortasuna (Mohs gogortasuna) lor daitezke. Ezaugarri horiei esker, purutasun handiko alumina zeramikei artezketa-gurpil eta zeramikazko iltze gisa erabil daitezke, horien artean purutasun handiko alumina zeramikako erremintak eta purutasun handiko alumina. Zeramikazko bolas dira gehien aplikatzen direnak. Hala ere, purutasun handiko alumina zeramikoek haustura-gogorra eta kolpe termikoarekiko erresistentzia nahiko eskasa erakusten dutenez, askotan beharrezkoa da bigarren fase bat sartzea, hala nola ZrO₂, aluminan sartu, purutasun handiko alumina zeramikazko materialen gogortasuna eta talka termikoarekiko erresistentzia hobetzeko. Gainera, ale-tamaina finduz, ale-tamaina txiki eta uniformeki banatutako purutasun handiko alumina zeramikak ekoizteko, erresistentzian eta gogortasunean hobekuntza nabarmenak ere lor daitezke neurri batean.

Elektronika eta Energia Elektrikoa

Purutasun handiko alumina zeramikei maiztasun handiko galera dielektriko txikia eta isolamendu propietate bikainak erakusten dituzte, eta horrek egokiak bihurtzen ditu gailu isolatzaileak, substratu zeramikoak eta alumina zeramika gardenaren prestaketarako. Horien artean, substratu zeramikoak eta alumina zeramika gardenak asko erabiltzen dira eta gero eta aplikazio gehiago izan dituzte hainbat tresna optiko espezializatutan, argiztapen ekipamenduetan eta espazioko satelite gailuetan.

-ren eremuan zeramikazko substratuak, alumina zeramikazko substratuak dira informazio elektronikoaren industria modernoetan gehien erabiltzen diren substratu-materialak, zirkuitu integratu txipen oinarrizko material gisa balio baitute. Adibidez, LED argiztapenaren arloan, substratu nagusien hedapen termikoaren koefizienteak normalean 14 eta 17 × 10^-6/K artekoak dira. Tenperatura-aldaketa handiak eta gorabehera termiko azkarrak dituzten baldintzetan, zirkuitu inprimatuek (PCB) txiparen paketatzearekin alderatuta hedapen handiagoa izaten dute, eta horrek soldadura-konplikazioak sortzen ditu. Erronka horiei erantzunez, alumina zeramikazko substratuek txiparen hedapen termikoaren koefizientea askoz ere hurbilagoa dute, arazo horiek arintzen ditu.

-ren arloan. alumina zeramika garden1959an Coble doktoreak alumina zeramika gardena (alumina zeramika polikristalino garden gisa ere ezaguna) lehen aldiz garatu eta prestatu zuenetik, arreta handia eskaini zaio alumina zeramika gardenen ikerketari eta aplikazioari. Beirarekin alderatuta, alumina zeramika gardenek erresistentzia, gogortasun eta erresistentzia handiagoa erakusten dute, eta gainazaleko higadurarekiko duten erresistentzia bikaina beirarena baino handiagoa da. Gainera, kristal bakarreko materialekin alderatuta, alumina zeramika gardenaren prestaketa-tenperatura baxuagoa da eta ekoizpen-zikloa laburragoa. Propietate horiek dira alumina zeramika gardena ikerketaren ardatz bihurtu dutenak, optika, instrumentazio berezia, argiztapena, elektronika, tenperatura altuko teknologia, defentsa nazionala eta militarra, baita aeroespaziala ere, aplikazio zabalak ekarri dituztenak. Adibidez, alumina zeramika gardenen argi-transmisioak, korrosioarekiko erresistentziak eta tenperatura altuko egonkortasunak presio handiko sodio-lanparetan erabiltzen diren arku-hodi lumineszenteetan fabrikatzea ahalbidetzen dute.

Medikuntza

Material biomedikoek gizakien funtzio fisiologikoak konpondu ditzakete giza gorputzean ezaugarri kaltegarriak sortu gabe, eta osasun-erakunde medikoek baldintza oso zorrotzak ezartzen dizkiete material biomedikoei. Material hauek ez dute biobateragarritasuna izan behar bakarrik, baita toxikotasunik eza, ingurumenarekiko errespetua eta iraunkortasuna ere erakutsi behar dute. Purutasun handiko alumina zeramikak oso ezagunak dira ingurune kliniko eta ikerketa-inguruneetan duten biobateragarritasun bikainagatik, propietate mekanikoengatik eta egonkortasun kimikoagatik, eta horrek egoki egiten ditu inplantaziorako, errefus-erreakzioak eragin gabe. Asko erabil daitezke hezur artifizialak, torlojuak eta juntura artifizialak prestatzeko. Purutasun handiko alumina zeramikaren eta ohiko alumina zeramikaren arteko bereizketa haien purutasun handian datza, eta horrek, partikula-tamainaren eta sakabanaketaren baldintza zorrotzekin batera, erronka handia dakar purutasun handiko alumina hautsak prestatzeko.