Hoogzuivere aluminiumoxidekeramiek: de belangrijkste "keramische materialen in vier belangrijke vakgebieden
Hoge zuiverheidaluminiumoxide keramiekZijn belangrijke keramische materialen die zeer zuiver ultrafijn aluminiumoxide als belangrijkste grondstof gebruiken en α-Al₂O₃ als belangrijkste kristallijne fase. Vanwege hun uitstekende eigenschappen, zoals hoge mechanische sterkte, hoge hardheid, hoge temperatuurbestendigheid en corrosiebestendigheid,aluminiumoxide keramiekworden op grote schaal gebruikt in sectoren als machines, elektronica, geïntegreerde schakelingen en geneeskunde.
①Precisiecomponenten voor halfgeleiderapparatuur
Het is bekend dat een groot aantal keramische precisiecomponenten wordt gebruikt in halfgeleiderapparatuur, en deze keramische componenten kunnen meer dan 10% van de kosten van halfgeleiderapparatuur uitmaken. Aluminiumoxidekeramiek is een relatief veelgebruikt keramisch materiaal voor precisiecomponenten.
Momenteel worden hoogzuivere Al₂O₃-coatings of Al₂O₃-keramiek voornamelijk gebruikt als beschermingsmateriaal voor etskamers en hun interne componenten. Naast de kamers is hoogzuivere aluminiumoxidekeramiek ook vereist voor componenten van plasmaapparatuur, zoals gasmondstukken, gasdistributieplaten en borgringen die wafers vastzetten. Een ander voorbeeld: in het waferpolijstproces kan aluminiumoxidekeramiek breed worden toegepast op polijstplaten, polijstplatforms, vacuümklauwplaten en andere componenten.
②Op mechanisch gebied
Hoge zuiverheidaluminiumoxide keramiekbezitten uitstekende mechanische eigenschappen. Alumina-keramiek met een buigsterkte van ongeveer 250 MPa kan worden bereid via de atmosferische druk-sintermethode, terwijl hoogzuivere alumina-keramiek geproduceerd door de warmpers-sintermethode een buigsterkte tot 500 MPa en een hardheid tot 9 GPa (hardheid volgens Mohs) kan bereiken. Door gebruik te maken van deze eigenschappen van hoogzuivere alumina-keramiek, kunnen ze worden gebruikt als slijpschijven, keramische pennen en andere componenten. Van deze toepassingen worden snijgereedschappen en keramische ballen van hoogzuivere alumina het meest gebruikt. Vanwege de relatief slechte breuktaaiheid en thermische schokbestendigheid van hoogzuivere alumina-keramiek is het echter meestal nodig om een tweede fase (zoals ZrO₂) in alumina te introduceren om de taaiheid en thermische schokbestendigheid van het hoogzuivere alumina-keramiekmateriaal te verbeteren. Door de korrelgrootte te verfijnen en zo aluminiumoxidekeramiek met een hoge zuiverheidsgraad te produceren, met kleine en gelijkmatig verdeelde korrels, kunnen de sterkte en taaiheid van het materiaal bovendien aanzienlijk worden verbeterd.
③Op elektronisch en elektrisch gebied
Hoge zuiverheidaluminiumoxide keramiekVertonen een laag hoogfrequent diëlektrisch verlies en uitstekende isolerende eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor de productie van isolatiematerialen, keramische substraten en transparante aluminiumoxidekeramiek. Keramische substraten worden relatief veel gebruikt en vinden steeds meer toepassing in vele sectoren, zoals speciale optische instrumenten, verlichtingsapparatuur en ruimtesatellieten.
Wat keramische substraten betreft, zijn aluminiumoxide-keramische substraten de meest gebruikte substraatmaterialen in de moderne elektronische informatie-industrie en dienen ze als basismateriaal voor chips met geïntegreerde schakelingen. In de ledverlichting bijvoorbeeld varieert de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) van gangbare substraten van 14 tot 17 × 10⁻⁶/K. Bij een te groot temperatuurverschil of een plotselinge temperatuurverandering zetten PCB's (Printed Circuit Boards) drastischer uit dan chipbehuizingen, wat leidt tot defecten van soldeerverbindingen. De CTE van aluminiumoxide-keramische substraten ligt daarentegen veel dichter bij die van chips, wat dergelijke problemen effectief kan voorkomen.
④Op medisch gebied
Biomedische materialen kunnen menselijke lichaamsfuncties herstellen zonder nadelige effecten te veroorzaken. Zorginstellingen stellen dan ook zeer strenge eisen aan biomedische materialen. Deze materialen moeten niet alleen biocompatibel zijn, maar ook eigenschappen bezitten zoals niet-toxisch, milieuvriendelijk en duurzaam. Dankzij de uitstekende biocompatibiliteit, mechanische eigenschappen en chemische stabiliteit veroorzaken hoogzuivere aluminiumoxidekeramiek geen afstotingsreacties bij implantatie in het menselijk lichaam. Daarom kunnen ze breed worden gebruikt bij de productie van kunstmatige botten, bouten, kunstmatige gewrichten en andere medische hulpmiddelen, en zijn ze erkend in de klinische praktijk en wetenschappelijk onderzoek.