Cerámica de alúmina de alta pureza: a "cerámica" clave en catro campos principais, mostrando o encanto da "pureza"

alúmina de alta pureza A cerámica é importantes materiais cerámicos compostos principalmente de alúmina ultrafina de alta pureza, con α-Al₂O/A₃ como a fase cristalina principal. Debido ás súas excelentes propiedades, como a alta resistencia mecánica, a gran dureza, a resistencia a altas temperaturas e a resistencia á corrosión, as cerámicas de alúmina de alta pureza úsanse amplamente en diversos campos, incluíndo maquinaria, electrónica, circuítos integrados e medicina.

Compoñentes de precisión para equipos semicondutores

Enténdese que un gran número de precisión Compoñentes cerámicos utilízanse en equipos semicondutores e estas pezas cerámicas poden representar máis do 10 % do custo dos equipos semicondutores, entre os cales a cerámica de alúmina é un material cerámico de uso común para compoñentes de precisión.

Por exemplo, nos equipos de gravado de semicondutores, o material da cámara de gravado é unha fonte primaria de contaminación das obleas. O grao de impacto do gravado por plasma nel determina o rendemento, a calidade e a estabilidade do proceso de gravado da oblea, entre outros factores. Polo tanto, a investigación e o desenvolvemento dun material de cámara extremadamente resistente ao gravado converteuse nunha tarefa moi complexa na industria da integración de semicondutores e na tecnoloxía de gravado por plasma. Actualmente, Al de alta pureza₂O/A₃ revestimentos ou Al₂O/A₃ A cerámica úsase principalmente como materiais protectores para cámaras de gravado e compoñentes internos da cámara. Ademais da cámara, tamén se require cerámica de alúmina de alta pureza para as boquillas de gas, as placas de distribución de gas e os aneis fixos que fixan a oblea nos equipos de plasma. Ademais, nos procesos de pulido de obleas, a cerámica de alúmina pódese aplicar amplamente a placas de pulido, plataformas de corrección de almofadas de pulido, ventosas de baleiro, etc.

 Mmaquinaria

As cerámicas de alúmina de alta pureza posúen excelentes propiedades mecánicas. Usando métodos convencionais de sinterización a presión, as cerámicas de alúmina pódense preparar cunha resistencia á flexión de aproximadamente 250 MPa, mentres que as cerámicas de alúmina de alta pureza producidas mediante sinterización por prensado en quente poden alcanzar unha resistencia á flexión de ata 500 MPa e unha dureza de 9 GPa (dureza Mohs). Debido a estas características, as cerámicas de alúmina de alta pureza pódense utilizar como moas e cravos cerámicos, entre os que se inclúen ferramentas cerámicas de alúmina de alta pureza e alúmina de alta pureza. Bola de cerámicason os máis amplamente aplicados. Non obstante, debido a que as cerámicas de alúmina de alta pureza presentan unha tenacidade á fractura e unha resistencia ao choque térmico relativamente baixas, a miúdo é necesario introducir unha segunda fase, como o ZrO₂, na alúmina para mellorar a tenacidade e a resistencia aos choques térmicos dos materiais cerámicos de alúmina de alta pureza. Ademais, ao refinar o tamaño do gran para producir cerámica de alúmina de alta pureza con tamaños de gran pequenos e uniformemente distribuídos, tamén se poden conseguir melloras significativas na resistencia e a tenacidade ata certo punto.

Electrónica e enerxía eléctrica

As cerámicas de alúmina de alta pureza presentan unha baixa perda dieléctrica de alta frecuencia e excelentes propiedades de illamento, o que as fai axeitadas para a preparación de dispositivos illantes, substratos cerámicos e cerámicas de alúmina transparentes. Entre elas, os substratos cerámicos e as cerámicas de alúmina transparente úsanse amplamente e tiveron aplicacións crecentes en varios instrumentos ópticos especializados, equipos de iluminación e dispositivos de satélites espaciais.

No ámbito de substratos cerámicos, os substratos cerámicos de alúmina son os materiais de substrato máis utilizados nas industrias modernas da información electrónica, servindo como material fundamental para os chips de circuítos integrados. Por exemplo, no ámbito da iluminación LED, os coeficientes de expansión térmica dos substratos convencionais adoitan oscilar entre 14 e 17 × 10^-6/K. En condicións caracterizadas por variacións substanciais de temperatura e rápidas flutuacións térmicas, as placas de circuítos impresos (PCB) tenden a experimentar unha maior expansión en comparación co empaquetado dos chips, o que resulta en complicacións de soldadura. En resposta a estes desafíos, os substratos cerámicos de alúmina posúen un coeficiente de expansión térmica significativamente máis próximo ao do chip, o que alivia eficazmente estes problemas.

No campo de cerámica de alúmina transparenteDesde que o Dr. Coble desenvolveu e preparou por primeira vez cerámica de alúmina transparente (tamén coñecida como cerámica de alúmina policristalina transparente) en 1959, prestouse unha atención substancial á investigación e aplicación da cerámica de alúmina transparente. En comparación co vidro, a cerámica de alúmina transparente presenta unha maior resistencia, dureza e tenacidade, e a súa excelente resistencia ao desgaste superficial tamén supera a do vidro. Ademais, en comparación cos materiais monocristalinos, a temperatura de preparación para a cerámica de alúmina transparente é máis baixa e o ciclo de produción é máis curto. Son estas propiedades as que converteron a cerámica de alúmina transparente nun punto focal da investigación, o que levou a amplas aplicacións nos campos da óptica, a instrumentación especial, a iluminación, a electrónica, a tecnoloxía de alta temperatura, a defensa nacional e o exército, así como a industria aeroespacial. Por exemplo, a transmisión da luz, a resistencia á corrosión e a estabilidade a alta temperatura da cerámica de alúmina transparente permiten a súa fabricación en tubos de arco luminescentes utilizados en lámpadas de sodio de alta presión.

Médico

Os materiais biomédicos poden reparar as funcións fisiolóxicas humanas sen producir características adversas no corpo humano, e as organizacións de saúde médica impoñen requisitos moi estritos aos materiais biomédicos. Estes materiais non só deben posuír biocompatibilidade, senón que tamén deben presentar non toxicidade, respecto polo medio ambiente e durabilidade. As cerámicas de alúmina de alta pureza son amplamente recoñecidas en entornos clínicos e de investigación pola súa excelente biocompatibilidade, propiedades mecánicas e estabilidade química, o que as fai axeitadas para a implantación sen causar reaccións de rexeitamento. Poden usarse amplamente na preparación de ósos artificiais, parafusos e articulacións artificiais. A distinción das cerámicas de alúmina de alta pureza das cerámicas de alúmina ordinarias reside na súa alta pureza, que, xunto cos estritos requisitos de tamaño de partícula e dispersión, supón un desafío significativo para a preparación de pos de alúmina de alta pureza.