Pramoninė keramika

Pramoninė keramika yra aukštos kokybės techninė medžiaga, gaminama kaitinant neorganines ne metalines medžiagas aukštoje temperatūroje.

Pramonės keramikos sektorius yra aukštosios technologijos sektorius, kuris pagrįstas ne metalinėmis neorganinėmis medžiagomis, naudodamas tikslų formulavimo projektavimą, ultra smulkių miltelių apdorojimą ir aukštoje temperatūroje sinteruojančias technologijas gamina aukštos kokybės konstrukcinius komponentus ir funkcinius įrenginius, pasižyminčius išskirtine aplinkos prisitaikymo galia. Skirtingai nei tradicinė kasdieninė keramika, jos esmė glūdi kūrybiškai integruojant medžiagų mokslą, inžinerijos mechaniką ir cheminę stabilumą, kuris suteikia produktams unikalius savybių spektrus, tokius kaip labai aukšta temperatūros atsparumas, labai didelis kietumas, atsparumas korozijai ir mažas tankis.
Industrinių keramikos pramonė apima struktūrines keramikas (tokias kaip mechaniniai sandarikliai, pjūklų įrankiai), elektronines keramikas (tokias kaip puslaidininkinių substratai, jutiklių mikroschemos), biokeramikas (tokias kaip dirbtiniai sąnariai), branduolinių energijos keramikas ir naujų energijos keramikas (tokias kaip kietųjų baterijų separatoriai) bei kitas daugiadimesnes technologines šakas, kurios yra „slepiamosios atramos“ šiuolaikinėje aviacijos ir kosmoso technologijų, aukštos kokybės įrenginių, elektroninės informacijos, naujų energijos šaltinių ir medicinos technologijų srityse.
Industrinių keramikos esmė yra transformuoti trapžius medžiagas į inžinerinius sprendimus, kurie pažeidžia našumo ribas tarp metalų ir polimerų per mikroskopinių grūdelių ribų ir fazės sudėties ribinį valdymą, ir tai yra pagrindinė technologija, atsakinga už aukšto temperatūros komponentų lengvumo, elektroninių komponentų miniatiūrizavimo ir cheminių įrenginių ilgalaikiškumo užtikrinimą.

Globinės konkurencijos modelio gilusis pertvarkymas. Skatindama „Diržo ir kelio“ iniciatyvą, Kinijos pramonės keramika pagreitino užsienio rinkų plėtrą. Išlaikydama tradicinės architektūrinės keramikos eksporto privalumus, aukštos kokybės elektroninė keramika, speciali keramika ir kiti didelės pridėtinės vertės produktai tampa nauju eksporto augimo varikliu. Tuo pačiu metu vis karščiau kyla kova dėl tarptautinio techninio bendradarbiavimo ir standartų nustatymo teisių, o įmonės, valdančios pagrindines technologijas, gali užimti dominuojančią poziciją globalioje pramonės grandinėje.
Kinijos pramonės keramikos pramonė šiuo metu yra kritinėje transformacijos ir modernizavimo stadijoje, kuri susikerta su strateginėmis galimybėmis. Nuo tradicinių sektorių modernizavimo palaikymo iki naujų sritis pramonės proveržių įgalinimo, pramonės keramikos strateginė vertė tampa vis labiau pastebima. Ateityje pramonėje reikės technologinio inovavimo laikyti pagrindiniu varomuoju jėga, sustiprinti bendradarbiavimo inovacijas tarp pramonės, universitetų ir mokslinių tyrimų institutų, bei įveikti pagrindines technologines kliūtis; laikyti žalią transformaciją kaip darnaus vystymosi foną ir kurti pramonės ekosistemą, kurioje išteklių panaudojimas būtų efektyvus; laikyti rinkos plėtimą kaip augimo polių ir gilinti tarptautinį bendradarbiavimą bei prekių ženklų kūrimą. Nuolat didėjant politikos lengvatomis ir rinkos paklausos modernizavimu, Kinijos pramonės keramikos pramonė tikrai pasieks šuolį nuo sekimo iki lyderystės ir įprasmins Kinijos žymę globalioje naujų medžiagų žemėlapyje. Šis procesas nėra tik susijęs su pramonės konkurencingumo tobulinimu, bet ir yra gyvas mokslo ir technologijų savarankiškumo pasiekimo bei kokybiško vystymosi skatinimo pavyzdys.

Suaugus medžiagų mokslo ir gamybos technologijų, pramonės keramika tapo nepakeičiama pagrindine medžiaga modernioje pramonėje.

Pramonės keramika daugiausiai sudaryta iš metalų oksidų (tokių kaip Al₂O₃, ZrO₂), nitridų (tokių kaip Si₃N₄), karbidų (tokių kaip SiC) ir kitų nemetalų junginių, o jos savybės tokios:
Aukšta kietis ir nubrozdinimų atsparumas: pramonės keramika paprastai yra kietesnė nei metalinės medžiagos, pavyzdžiui, aliuminio keramika turi Mohso kietį 9 (antras po deimanto), todėl tinka naudoti aukšto nubrozdinimo aplinkoje.
Aukštos temperatūros atsparumas: gali išlaikyti virš 1000°C temperatūrą, pavyzdžiui, silicio karbido keramika lieka stabilus esant 1600°C temperatūrai ir dažnai naudojama aviacijos variklių komponentuose.
Cheminis inertiskumas: pramonės keramika turi stiprų atsparumą korozinėms medžiagoms, tokiose kaip rūgščiai, šarmams ir druskoms, pavyzdžiui, cirkonio keramika gali būti naudojama ilgą laiką stiprių rūgščių aplinkoje.
Izoliacija ir dielektrikos: Aliuminio oksidas, aliuminio nitridas ir kt. yra aukštos kokybės izoliacines medžiagas, kurios plačiai naudojamos elektroninėse plokštėse ir pakuotėje.
Lengvas: Tik 1/3–1/2 metalo tankio, todėl sumažėja įrenginio svoris ir padidėja energijos naudingumo efektyvumas.

Pagal sudėtį ir paskirtį pramonės keramika skirstoma į šias kategorijas:
1. Oksidų keramika
Aliuminio keramika (Al₂O₃):
Daugiausiai paplitusi pramonės keramika, Al₂O₃ kiekis nuo 75 % iki 99,9 %, didelis kietumas ir gera izoliacija, naudojama mechaninėse sandarikliuose, elektroninėse plokštėse, įrankiuose ir kt.
Cirkonio keramika (ZrO₂):
Didelis atsparumas (2–3 kartus didesnis lūžio atsparumas nei aliuminio keramikai), nubrozdinimams atspari, naudojama dantų protezavime, guoliuose, mobiliųjų telefonų nugarinėse plokštėse.
Berilio oksido keramika (BeO):
Didelis šilumos laidumas, naudojama aukštos galios elektroninių prietaisų šilumos išsklaidymui, tačiau reikia atkreipti dėmesį į toksiškumą.
2. Neoksidinė keramika
Silicio karbido keramika (SiC):
Aukšta temperatūros atsparumas ir stiprus terminio šoko atsparumas, naudojama aukštoje temperatūroje krosnių apdailai ir puslaidininkių gamybos įrenginiams.
Silicio nitrido keramika (Si₃N₄):
Turi tiek aukštą stiprumą, tiek terminio šoko atsparumą, naudojama turbinų rotoriams, guolinių rutulių gamybai.
Aliuminio nitrido keramika (AlN):
Dėl aukšto šilumos laidumo ir izoliacijos tai yra pagrindinis LED substratų ir integruotųjų grandynų pakuotės medžiaga.

3. Pramoninės keramikos pagrindinės taikymo sritys

Pramonės keramika gali atlikti mechanines, termines, chemines ir kitas funkcijas taikant. Dėl aukštos temperatūros atsparumo, korozijai atsparumo, nubrozdinimams atsparumo, erozijai atsparumo ir kitų privalumų, pramonės keramika gali pakeisti metalinius ir organinius polimerinius medžiagas naudoti sunkiomis darbo sąlygoms, ir tapo būtina medžiaga tradicinės pramonės transformavimui, naujoms pramonės šakoms ir aukštosios technologijos, o taip pat turi platų taikymą energijos, aviacijos, mašinų gamybos, automobiliai, elektronikos, chemijos ir kitose srityse.

Šios pramonės keramikos turi savo privalumų ir yra plačiai naudojamos, pavyzdžiui, naudojant keramiką, turinčią didelį kietumą ir didelį nubrozdinimų atsparumą, gaminant mechaninius komponentus, sandarininkus, pjūklus ir kitas medžiagas, naudojant keramiką, turinčią didelį nubrozdinimų atsparumą, didelę stiprumą ir didelį atsparumą smūgiams, gaminant nubrozdinimų atsparius, lengvus komponentus, karščiui atsparius ir šilumą izoliuojančius komponentus, garo turbino mentis, stūmoklių viršūnes ir pan., o naudojant keramiką, turinčią didelį korozijos atsparumą ir gerą cheminę stabilumą, liečiant biologinius fermentus, gaminant kaušelius metalų lydymui, šilumos mainiklius, biologines medžiagas ir pan. Įvairios konstrukcinės medžiagos gaminamos naudojant keramiką, kurios sugeria ir absorbuoja neutronus. Šios panaudojimo sritys yra tik keli pramonės keramikos panaudojimo pavyzdžiai, o pramonės keramikos panaudojimo sritis yra labai plati.

Kaip pagrindinis aukštos kokybės gamybos medžiaga 21 amžiuje, pramoninių keramikų savybių tobulinimas skatina inovacijas energijos, medicinos, puslaidininkių ir kitose srityse. Gaminimo technologijų tobulėjant ir tarpdisciplininio mokslinių tyrimų gilėjant, pramoninės keramikos ateityje atvers didesnį potencialą ekstremalių sąlygų pritaikymo, miniatiūrinių įrenginių ir kitose srityse, tampa svarbiu anglies neutralumo ir pramonės modernizavimo varikliu.