A Cerámica Industrial é un material de alto rendemento fabricado mediante a sinterización de materiais inorgánicos non metálicos a altas temperaturas.
A industria das cerámicas industriais é unha industria de alta tecnoloxía baseada en materiais inorgánicos non metálicos que fabrica pezas estruturais de alto rendemento e dispositivos funcionais con adaptabilidade ambiental extrema a través do deseño preciso de fórmulas, o procesamento de pó ultrafino e a tecnoloxía de sinterización a alta temperatura. Ao contrario das cerámicas tradicionais do día a día, o seu valor fundamental repousa na integración creativa da ciencia dos materiais, a mecánica de enxeñaría e a estabilidade química, proporcionando aos produtos uns espectros de rendemento únicos como a resistencia a temperaturas ultra altas, dureza ultra alta, resistencia á corrosión e baixa densidade.
A industria da cerámica industrial abarca cerámicas estruturais (como selos mecánicos, ferramentas de corte), cerámicas electrónicas (como substratos semicondutores, chips de sensores), biocerámicas (como articulacións artificiais), cerámicas para enerxía nuclear e cerámicas para novas enerxías (como separadores para baterías de estado sólido) e outras ramas tecnolóxicas multidimensionais, sendo os "pilares ocultos" nos campos da aeroespacial moderna, equipos de alta gama, información electrónica, novas enerxías e tecnoloxía médica.
A esencia da cerámica industrial consiste en converter materiais fráxiles en solucións de enxeñaría que superan os límites de rendemento entre metais e polímeros mediante o control extremo das fronteiras de grans e da composición de fases, sendo a tecnoloxía básica responsable da redución de peso dos compoñentes de alta temperatura, a miniaturización dos compoñentes electrónicos e a longa duración dos equipos químicos.
A profunda reconstrución do patrón de competencia global. Co avance da iniciativa "Belt and Road", as cerámicas industriais chinesas aceleraron a disposición dos mercados exteriores. Mentres manteñen as vantaxes tradicionais na exportación de cerámica arquitectónica, produtos de alto valor engadido como cerámicas electrónicas de alta gama e cerámicas especiais están converténdose nun novo motor para o crecemento das exportacións. Ao mesmo tempo, a competencia pola cooperación técnica transfronteriza e os dereitos na establecemento de estándares está a volvéndose cada vez máis dura, e as empresas que dominan as tecnoloxías clave esperase que ocupen unha posición dominante na cadea de valor industrial global.
A industria cerámica chinesa atópase nun período crítico de transformación e modernización na intersección de oportunidades estratéxicas. Dende o apoio á modernización das industrias tradicionais ata impulsar avances nas industrias emergentes, o valor estratéxico das cerámicas industriais está a converterse cada vez máis destacado. No futuro, a industria deberá tomar a innovación tecnolóxica como motor principal, reforzar a innovación colaborativa entre empresas, universidades e centros de investigación, e superar tecnoloxías clave e fundamentais; tomar a transformación verde como marco para o desenvolvemento sustentable e construír unha ecoloxía industrial con aproveitamento eficiente dos recursos; considerar a expansión nos mercados como o eixo de crecemento e profundar a cooperación internacional e a construción de marcas. Coa progresiva aplicación dos beneficios das políticas e a constante modernización das demandas de mercado, a industria cerámica industrial chinesa logrará sen dúbida un salto desde unha posición de seguidor ata a de líder, deixando unha marca chinesa no mapa global dos novos materiais. Este proceso non só está relacionado coa mellora da competitividade industrial, senón que tamén é unha práctica viva para lograr a autosuficiencia tecnolóxica e impulsar un desenvolvemento de alta calidade.
Co avance da ciencia dos materiais e a tecnoloxía de fabricación, a cerámica industrial converteuse nun material clave insubstituíble na industria moderna.
A cerámica industrial está composta principalmente por óxidos metálicos (como Al₂O₃, ZrO₂), nitruros (como Si₃N₄), carburos (como SiC) e outros compostos non metálicos, e as súas características de rendemento son as seguintes:
Alta dureza e resistencia ao desgaste: A cerámica industrial é normalmente máis dura que os materiais metálicos, por exemplo a cerámica de alúmina ten unha dureza de 9 na escala de Mohs (só superada polo diamante), o que a fai adecuada para ambientes de alto desgaste.
Resistencia ao alto calor: Pode soportar temperaturas superiores a 1000°C, por exemplo a cerámica de carburo de silicio mantense estable a 1600°C e a miúdo úsase en compoñentes de motores aeroespaciais.
Inercia química: a cerámica industrial ten unha forte resistencia a medios corrosivos como ácidos, bases e sales, por exemplo a cerámica de zirconia pode seguir a usarse durante moito tempo en ambientes con ácidos fortes.
Aillamento e dieléctrico: A alúmina, o nitruro de aluminio, etc. son materiais aillantes de alta calidade utilizados amplamente en substratos electrónicos e en embalaxe.
Ligazón: Só 1/3-1/2 da densidade do metal, o que reduce o peso do equipo e mellora a eficiencia enerxética.
Segundo a súa composición e uso, as cerámicas industriais poden dividirse nas seguintes categorías:
1. Cerámicas de óxido
Cerámicas de alúmina (Al₂O₃):
A cerámica industrial máis común, con contido de Al₂O₃ entre 75% e 99,9%, alta dureza e bo aillamento, utilízase en selos mecánicos, substratos electrónicos, ferramentas, etc.
Cerámicas de zirconio (ZrO₂):
Alta tenacidade (2-3 veces máis tenaz que a alúmina), resistente á abrasión, utilízase en restauracións dentais, rodamientos, tapas traseras de smartphones.
Cerámicas de óxido de berilio (BeO):
Alta condutividade térmica, utilízase para a disipación de calor en dispositivos electrónicos de alta potencia, pero debe terse coidado coa súa toxicidade.
2. Cerámicas non óxido
Cerámicas de carburo de silicio (SiC):
Resistencia a altas temperaturas e forte resistencia ao choque térmico, utilizada en revestimentos de fornos de alta temperatura e equipos de fabricación de semicondutores.
Cerámicas de nitruro de silicio (Si₃N₄):
Ten alta resistencia e resistencia ao choque térmico, e utilízase en rotores de turbina, bólas de rodamientos.
Cerámicas de nitruro de aluminio (AlN):
Con alta condutividade térmica e illamento, é o material escollido para substratos de LED e envasado de circuítos integrados.
3. As áreas principais de aplicación das cerámicas industriais
A cerámica industrial pode desempeñar funcións mecánicas, térmicas, químicas e outras nas aplicacións. Debido á súa resistencia a altas temperaturas, á corrosión, ao desgaste, á erosión e outras vantaxes, a cerámica industrial pode substituír aos materiais metálicos e aos materiais poliméricos orgánicos en ambientes de traballo adversos, converténdose nun material indispensable na transformación industrial tradicional, nas industrias emergentes e na alta tecnoloxía, e tendo unha ampla gama de aplicacións nos campos da enerxía, aeroespacial, maquinaria, automoción, electrónica, química e outros.
Estas cerámicas industriais teñen as súas propias vantaxes e están moi estendidas, como usar cerámicas con alta dureza e alta resistencia ao desgaste para producir pezas mecánicas, selos, ferramentas de corte e outros materiais, usar cerámicas con alta resistencia ao desgaste, alta resistencia e alta tenacidade para producir pezas lixeiras resistentes ao desgaste, pezas resistentes ao calor e illantes térmicos, álabes de turbinas a vapor, cabezas de pistóns, etc., e usar cerámicas con alta resistencia á corrosión e unha boa estabilidade química en contacto con encimas biolóxicas para producir crisoles para fundir metais, intercambiadores de calor, materiais biolóxicos, etc. Prodúcense varios materiais estruturais empregando cerámicas que capturan e absorben neutróns. Estas aplicacións son só algunhas das aplicacións das cerámicas industriais, e os usos das cerámicas industriais son moi amplos.
Como material fundamental da fabricación de alta gama no século XXI, a innovación no rendemento das cerámicas industriais está impulsando avances nos campos da enerxía, a medicina, os semicondutores e outros sectores. Co avance das tecnoloxías de fabricación e o aprofundamento da investigación interdisciplinar, as cerámicas industriais liberarán maior potencial nas aplicacións en ambientes extremos, os dispositivos miniaturizados e outros campos, converténdose nun motor clave para a neutralidade carbónica e a modernización industrial.
EN
