Industrielle keramikker

Industrikeramik er et højtydende konstrueret materiale, der fremstilles ved sintring af uorganiske ikke-metalliske materialer ved høje temperaturer.

Industrikeramikindustrien er en hightech-industri, der er baseret på ikke-metalliske uorganiske materialer, og som fremstiller højtydende strukturelle komponenter og funktionelle apparater med ekstrem miljøtilpasningsevne gennem præcise formelformuleringer, ultrafine pulverprocesser og højtemperatursinteringsteknologi. I modsætning til traditionel dagligdags keramik ligger dens kerneværdi i den kreative integration af materialer, ingeniørvidenskab og kemisk stabilitet, hvilket giver produkterne unikke ydelsesegenskaber såsom ekstrem varmetålighed, ekstrem hårdhed, korrosionsbestandighed og lav densitet.
Industrikeramikindustrien omfatter strukturkeramik (såsom mekaniske tætninger, skæreværktøjer), elektronisk keramik (såsom halvledersubstrater, sensorchips), biokeramik (såsom kunstige led), keramik til nuklear energi og ny energi (såsom separatorer til fastelektrolyt-batterier) og andre multidimensionale teknologigrene, som udgør de "skjulte søjler" inden for moderne luftfart, high-end udstyr, elektronisk information, ny energi og medicinsk teknologi.
Essensen i industrikeramik er at omdanne sprøde materialer til ingeniørløsninger, der overskrider ydelsesgrænserne mellem metaller og polymerer gennem en præcis kontrol af mikroskopiske korngrænser og fasekomposition, og er den underliggende teknologi, som står for vægtreduktion i højtemperaturkomponenter, miniatyrisering af elektroniske komponenter og lang levetid for kemisk udstyr.

Den dybe rekonstruktion af det globale konkurrencemønster. Med fremskridtet i initiativet »Bæltet og Vejen« har Kinas industrikeramik accelereret udrulningen på udenlandske markeder. Mens eksportfordele inden for traditionel byggekeramik fastholdes, bliver højteknologisk elektronisk keramik, specialkeramik og andre produkter med høj tilføjet værdi en ny motor for eksportvækst. Samtidig bliver konkurrencen om tværgrænsende teknologisk samarbejde og retten til at fastsætte standarder stadig skarpere, og virksomheder, der er i stand til at mestre kerne-teknologier, forventes at opnå en dominerende position i den globale industriled.
Kinas industrikeramikindustri befinder sig i en kritisk transformations- og moderniseringsperiode i korsningen mellem strategiske muligheder. Fra at understøtte modernisering af traditionelle industrier til at skabe gennembrud i nye industrier, bliver den strategiske værdi af industrikeramik mere og mere fremtrædende. I fremtiden skal industrien tage teknologisk innovation som den centrale drivkraft, styrke samarbejdende innovation mellem industri, universiteter og forskning og gøre fremskridt med hovedteknologier; tage den grønne transformation som baggrund for bæredygtig udvikling og bygge en industriøkologi med effektiv ressourceudnyttelse; tage markedsudvidelse som en vækstpol og fordybe den internationale samarbejde og branding. Med den løbende frigørelse af politikbonusser og den løbende opgradering af markedets efterspørgsel vil Kinas industrikeramikindustri helt sikkert opnå et spring fra at følge efter til at lede og sætte Kinas præg på det globale nymaterialskort. Denne proces vedrører ikke kun forbedringen af industriens konkurrenceevne, men er også en livlig praksis for at opnå teknologisk selvtillid og fremme en højkvalitetsudvikling.

Med fremskridtet inden for materialvidenskab og produktionsteknologi er industrikeramik blevet et uerstatteligt nøglemateriale i den moderne industri.

Industrikeramik består hovedsageligt af metaloxider (såsom Al₂O₃, ZrO₂), nitrid (såsom Si₃N₄), carbider (såsom SiC) og andre ikke-metalliske forbindelser, og deres præstationskarakteristika er som følger:
Høj hårdhed og slidstyrke: Industrikeramik er som regel hårdere end metalmaterialer, såsom aluminiumoxid-keramik, som har en Mohshårdhed på 9 (næst efter diamant), hvilket gør dem velegnede til høje slidmiljøer.
Høj temperaturmodstand: Det kan modstå temperaturer over 1000 °C, såsom siliciumcarbid-keramik, som forbliver stabile ved 1600 °C, og anvendes ofte i komponenter til jetmotorer.
Kemisk inaktivitet: Industrikeramik har en stærk modstandsevne mod korrosive medier såsom syrer, baser og salte, såsom zirkoniumoxid-keramik, som stadig kan anvendes i lang tid i stærkt sure miljøer.
Isolering og dielektrikum: Fx. aluminiumoxid, aluminiumnitrid, er højkvalitets isoleringsmaterialer, der anvendes bredt i elektroniske substrater og emballage.
Letvægt: Kun 1/3-1/2 af metalletets densitet, hvilket reducerer udstyrets vægt og forbedrer energieffektiviteten.

Efter sammensætning og brug kan industrikeramik opdeles i følgende kategorier:
1. Oxidkeramik
Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃):
Den mest almindelige industrikeramik, Al₂O₃-indhold mellem 75 % og 99,9 %, høj hårdhed og god isolering, anvendes i mekaniske tætninger, elektroniske substrater, værktøj m.v.
Zirkoniumoxidkeramik (ZrO₂):
Høj tenacitet (2-3 gange mere brudtenacitet end aluminiumoxid), slidstærk, anvendes til dentale restitutionsarbejder, lejer, bagskyder til mobiltelefoner.
Berylliumoxidkeramik (BeO):
Høj termisk ledningsevne, anvendes til varmeafledning i højtydende elektronik, men der skal tages højde for toksicitet.
2. Ikke-oxidoceramik
Siliciumcarbid-ceramik (SiC):
Høj modstandsdygtighed over for høje temperaturer og stærk modstandsdygtighed over for termisk chok, anvendes i liner til højtemperatur ovne og udstyr til fremstilling af halvledere.
Siliciumnitrid-ceramik (Si₃N₄):
Har både høj styrke og modstandsdygtighed over for termisk chok og anvendes i turbinerotorer, lejeruller.
Aluminiumnitrid-ceramik (AlN):
Med høj termisk ledningsevne og isoleringsevne er det det foretrukne materiale til LED-substrater og emballage til integrerede kredsløb.

3. De centrale anvendelsesområder for industrielle keramikprodukter

Industrikeramik kan spille mekaniske, termiske, kemiske og andre funktioner i anvendelser. På grund af høj temperaturmodstand, korrosionsmodstand, slidmodstand, erosionmodstand og andre fordele kan industrikeramik erstatte metalmaterialer og organiske polymermaterialer til hårde arbejdsmiljøer og er blevet et uundværligt materiale i traditionel industriomdannelse, nye industrier og højteknologi og har et bredt anvendelsesområde inden for energi, luftfart, maskiner, biler, elektronik, kemisk og andre felter.

Disse industrikeramikker har hver deres styrker og anvendes bredt, for eksempel anvendes keramik med høj hårdhed og slidstyrke til produktion af mekaniske dele, tætninger, skæreværktøjer og andre materialer, keramik med høj slidstyrke, høj styrke og høj sejhed anvendes til produktion af slidstærke, lette dele, varmebestandige og varmeisolerede dele, dampskovleblade, kolvehoveder osv., og keramik med høj korrosionsbestandighed og god kemisk stabilitet i kontakt med biologiske enzymer anvendes til produktion af smeltedigler til metallurgi, varmevekslere, biologiske materialer osv. Forskellige strukturmaterialer fremstilles ved anvendelse af keramik, der kan opsnappe og absorbere neutroner. Disse anvendelser er blot nogle få af industrikeramikkens anvendelsesområder, og anvendelsesmulighederne for industrikeramik er meget brede.

Som kerne materiale i højteknologisk produktion i det 21. århundrede driver gennembrud i industrikeramik innovation inden for energi, medicin, halvledere og andre felter. Med forbedringer i produktionsteknologi og dybere tværfaglig forskning vil industrikeramik frigøre større potentiale inden for anvendelser i ekstreme miljøer, miniaturiserede apparater og andre områder, og dermed blive en nøglepil i forhold til klimaneutralitet og industrielle opgraderinger.