Индустриална керамика

Индустриалната керамика е високопроизводствен инженерен материал, произведен чрез спичане на неорганични неметалични материали при високи температури.

Индустрията на индустриална керамика е високотехнологична индустрия, базирана на неметални неорганични материали, която произвежда високоефективни структурни компоненти и функционални устройства с изключителна адаптивност към екстремни климатични условия чрез прецизно формулиран дизайн, обработка на ултрафини порошки и технология за синтириране при високи температури. За разлика от традиционната битова керамика, нейната основна стойност се състои в креативната интеграция на материалознанието, инженерната механика и химичната стабилност, което придава на продуктите уникални характеристики като изключителна устойчивост на високи температури, изключителна твърдост, устойчивост на корозия и ниска плътност.
Индустрията на промишлена керамика включва структурна керамика (като механични уплътнения, режещи инструменти), електронна керамика (като полупроводникови подложки, сензорни чипове), биокерамика (като изкуствени стави), керамика за ядрена енергия и нова енергетика (като сепаратори за твърдотелни батерии) и други многомерни технологични направления, които са "скритите стълбове" в областите на съвременната авиация и космонавтика, висок клас оборудване, електронна информация, нови енергийни източници и медицинска технология.
Същността на промишлената керамика е да превръща крехки материали в инженерни решения, които преодоляват граничните възможности между метали и полимери чрез пределен контрол върху микроскопичните зърнени граници и фазовия състав, като осигурява основна технология за облекчаването на високотемпературни компоненти, миниатюризирането на електронни компоненти и дългия живот на химичното оборудване.

Дълбоката преорганизация на глобалната конкурентна обстановка. С напредъка на инициативата "Един пояс, един път", индустриалната керамика на Китай ускорява разгръщането си на пазарите в чужбина. Докато се запазват експортните предимства на традиционната строителна керамика, висок клас електронна керамика, специална керамика и други високо добавени стойностни продукти стават нов двигател за експортния растеж. В същото време конкуренцията за трансгранично технологично сътрудничество и правата за определяне на стандарти става все по-ожесточена, а компаниите, притежаващи ключови технологии, се очаква да заемат доминираща позиция в глобалната индустриална верига.
Индустриалната керамика в Китай е в критичен период на трансформация и модернизация, на пресечния път на стратегически възможности. От подкрепата за модернизация на традиционните индустрии до създаването на пробиви в новите индустрии, стратегическата стойност на индустриалната керамика става все по-видима. В бъдеще индустрията трябва да използва технологичните иновации като основен двигател, да засили съвместните иновации между индустрията, университетите и изследователските институции и да преодолее ключови технологични предизвикателства; да избере зелената трансформация като основа за устойчивото развитие и да изгради индустриална екосистема с висока ефективност при използването на ресурси; да разглежда разширяването на пазара като точка на растеж, да задълбочи международното сътрудничество и изграждането на марка. С непрекъснатото осигуряване на политически придобивки и постоянно модернизацията на пазарните изисквания, индустрията на индустриална керамика в Китай несъмнено ще отбележи скок от изоставане към лидерство и ще остави китайския знак на глобалната карта на новите материали. Този процес не е свързан само с подобряването на индустриалната конкурентоспособност, но и е ярък пример за постигане на технологична независимост и насърчаване на висококачествено развитие.

С напредъка на материалознанието и производствените технологии, индустриалната керамика е станала незаменим ключов материал в модерната индустрия.

Индустриалната керамика се състои предимно от метални оксиди (като Al₂O₃, ZrO₂), нитриди (като Si₃N₄), карбиди (като SiC) и други неметални съединения, а характеристиките ѝ са следните:
Висока твърдост и устойчивост на износване: Индустриалната керамика обикновено е по-твърда от металните материали, например алуминиевата керамика има твърдост по Моос 9 (втора след диаманта), което я прави подходяща за използване в среди с високо износване.
Топлоустойчивост: Може да издържа температури над 1000°C, например керамика от силициев карбид остава стабилна при 1600°C и често се използва в компоненти на авиационни двигатели.
Химична инертност: Индустриалната керамика има добра устойчивост към корозивни среди като киселини, основи и соли, например циркониевата керамика може да се използва дълго време в силно киселинна среда.
Изолация и диелектрични материали: Алумина, алуминиев нитрид и др. са висококачествени изолационни материали, широко използвани в електронни субстрати и опаковка.
Леки: Само 1/3-1/2 от плътността на металите, което намалява теглото на оборудването и подобрява енергийната ефективност.

Според състава и употребата си, индустриалната керамика може да се раздели на следните категории:
1. Оксидна керамика
Алуминиева керамика (Al₂O₃):
Най-често срещаната индустриална керамика, съдържание на Al₂O₃ между 75% и 99,9%, висока твърдост и добра изолация, използва се при механични уплътнения, електронни субстрати, инструменти и др.
Циркониева керамика (ZrO₂):
Висока якост (2-3 пъти по-голяма якост при нарушаване в сравнение с алуминиевата керамика), устойчива на износване, използва се в зъбни протези, лагери, задни панели за мобилни телефони.
Берилиева оксидна керамика (BeO):
Висока топлопроводимост, използва се за охлаждане на високомощни електронни устройства, но трябва да се обърне внимание на токсичността.
2. Неоксидни керамики
Керамика от силициев карбид (SiC):
Устойчивост на висока температура и добра устойчивост на термичен удар, използва се за високотемпературни облицовки на пещи и оборудване за производство на полупроводници.
Силициев нитрид керамика (Si₃N₄):
Има висока якост и устойчивост на термичен удар, използва се за турбинни ротори, ролки на лагери.
Алуминиев нитрид керамика (AlN):
С висока топлопроводимост и изолация, това е предпочитаният материал за субстрати на LED и опаковане на интегрални схеми.

3. Основни приложни области на индустриалната керамика

Промишлените керамики могат да изпълняват механични, термични, химични и други функции в различни приложения. Поради устойчивостта си на високи температури, корозия, износване, ерозия и други предимства, промишлените керамики могат да заменят метални материали и органични полимерни материали в тежки работни условия и са станали незаменим материал при преобразуването на традиционната индустрия, новите индустрии и високите технологии, като намират широко приложение в енергетиката, авиокосмическата индустрия, машиностроенето, автомобилната индустрия, електрониката, химическата промишленост и други области.

Тези индустриални керамики притежават собствени предимства и намират широко приложение, например използването на керамика с висока твърдост и износоустойчивост за производство на механични части, уплътнения, режещи инструменти и други материали, използването на керамика с висока износоустойчивост, висока якост и висока вязкост за производство на износоустойчиви, леки части, топлоустойчиви и топлоизолационни компоненти, лопатки на парни турбини, горни части на бутала и др., както и използването на керамика с висока корозионна устойчивост и добра химична стабилност при контакт с биологични ензими за производство на тигани за топене на метали, топлообменници, биологични материали и др. Различни структурни материали се произвеждат чрез използване на керамика, която улавя и абсорбира неутрони. Тези приложения са само част от приложенията на индустриалната керамика, а приложенията на индустриалната керамика са много обширни.

Като основен материал за висок клас производство през XXI век, пробивът в производителността на индустриалната керамика стимулира иновациите в енергетиката, медицината, полупроводниковите и други области. С развитието на производствените технологии и задълбочаването на междудисциплинните изследвания, индустриалната керамика ще разкрие още по-големи възможности в приложенията в екстремни среди, миниатюрни устройства и други области, като се превърне в ключов двигател на въглеродната неутралност и индустриалното модернизиране.