Rūpnieciskās keramikas

Industriālā keramika ir augstas veiktspējas inženiertehniskais materiāls, ko ražo, sinterējot neorganiskus nemetālus augstā temperatūrā.

Industriālās keramikas nozare ir augstas tehnoloģijas nozare, kas balstās uz neorganiskām ne metāliskām izejvielām un ražo augstas veiktspējas strukturālos komponentus un funkcionālas ierīces ar ekstrēmu vides pielāgošanās spēju, izmantojot precīzu formulējumu dizainu, ultrafinu pulvera apstrādi un augstas temperatūras sinterēšanas tehnoloģiju. Atšķirībā no tradicionālās ikdienas keramikas, tās kodolīgā vērtība slēpjas materiālu zinātnes, inženierzinātnēm un ķīmiskās stabilitātes kreatīvā integrācijā, nodrošinot produktiem unikālas veiktspējas īpašības, piemēram, ārkārtīgi augstu temperatūras izturību, ārkārtīgi augstu cietību, korozijizturību un zemu blīvumu.
Rūpnieciskās keramikas nozare aptver strukturālo keramiku (piemēram, mehāniskos blīvslēgus, griešanas rīkus), elektronisko keramiku (piemēram, pusvadītāju pamatnes, sensorships), biokeramiku (piemēram, mākslīgās locītavas), kodolenerģijas keramiku un jaunās enerģijas keramiku (piemēram, cietā akumulatora diafragmas) un citas daudzdimensiju tehnoloģiju nozares, kas ir "slēptie balsti" modernās aviācijas un kosmosa, augstas izgatavošanas iekārtu, elektroniskās informācijas, jaunās enerģijas un medicīnas tehnoloģiju jomās.
Rūpnieciskās keramikas būtība ir pārvērst trauslos materiālus par inženierijas risinājumiem, kas pārvar metālu un polimēru veiktspējas robežas, izmantojot mikroskopisku graudu robežu un fāžu sastāva precīzu kontroli, un tā ir pamattehnoloģija, kas atbild par ugunsizturīgo komponentu vieglumu, elektronisko komponentu miniatūrizāciju un ķīmisko iekārtu ilgtermiņa izturību.

Globālās konkurences modeļa dziļa pārstrukturizācija. Ar «Viens josta, viens ceļš» iniciatīvas attīstību Ķīnas rūpnieciskās keramikas nozare ir paātrinājusi ārvalstu tirgu izvietojumu. Saglabājot tradicionālo būvkeramikas eksporta priekšrocības, augstas izšķirtspējas elektroniskā keramika, īpašā keramika un citi augstas pievienotās vērtības produkti kļūst par jaunu dzinējspēku eksporta izaugsmei. Tajā pašā laikā arvien sīvāka kļūst konkurence par starptautiskām tehnoloģiskām sadarbībām un standartu noteikšanas tiesībām, un uzņēmumi, kas pārvalda kodoltehnoloģijas, varētu ieņemt dominējošu pozīciju globālajā rūpniecības ķēdē.
Ķīnas rūpnieciskās keramikas nozare šobrīd atrodas kritiskā transformācijas un modernizēšanas posmā, kur stratēģiskas iespējas krustojas. No tradicionālo nozaru modernizēšanas atbalsta līdz jaunu nozaru attīstības stimulēšanai, rūpnieciskās keramikas stratēģiskā vērtība kļūst arvien nozīmīgāka. Nākotnē nozarei ir jāņem par kodolmērķi tehnoloģiskā inovācija, jāpastiprina sadarbības inovācijas starp uzņēmējdarbību, universitātēm un pētniecību un jāpārvar galvenās kodoltehnoloģijas; jāveic zaļā transformācija kā ilgtspējīgas attīstības konteksts un jāizveido rūpnieciskā ekoloģiskā sistēma, kas nodrošina resursu efektīvu izmantošanu; jāveicina tirgus paplašināšanu kā izaugsmes polu un jādziļina starptautiskā sadarbība un zīmolu veidošana. Ar nepārtraukti pieaugošiem politiskiem stimuliem un tirgus pieprasījuma nepārtrauktu modernizēšanu, Ķīnas rūpnieciskās keramikas nozare noteikti sasniegs lēcienu no sekotāja līdz līderim un iezīmēs Ķīnas pēdas globālajā jauno materiālu kartē. Šis process ir saistīts ne tikai ar nozares konkurētspējas uzlabošanu, bet arī ir dzīvs piemērs par zinātnes un tehnoloģiju pašpietiekamības sasniegšanu un augstas kvalitātes attīstības veicināšanu.

Ar materiālu zinātnes un ražošanas tehnoloģiju attīstību rūpnieciskā keramika ir kļuvusi par neaizvietojamu pamatmateriālu modernajā rūpniecībā.

Rūpnieciskā keramika galvenokārt sastāv no metālu oksīdiem (piemēram, Al₂O₃, ZrO₂), nitrīdiem (piemēram, Si₃N₄), karbīdiem (piemēram, SiC) un citiem nemetāliskiem savienojumiem, un tās ekspluatācijas īpašības ir šādas:
Augsta cietība un nodilumizturība: rūpnieciskā keramika parasti ir cietāka nekā metāla materiāli, piemēram, alumīnija oksīda keramikai ir Mohsa cietības skala 9 (aizņem otrā vieta aiz dimanta), tādēļ to izmanto intensīvas nodiluma vidē.
Augsta temperatūras izturība: spēj izturēt temperatūru virs 1000°C, piemēram, silīcija karbīda keramika saglabā stabilitāti 1600°C temperatūrā un bieži tiek izmantota aero motoru komponentos.
Ķīmiskā inercība: rūpnieciskai keramikai ir stipra izturība pret korozīviem medijiem, piemēram, skābēm, sākiem un sāļiem, piemēram, cirkonija oksīda keramika var ilgstoši darboties pat stiprās skābes vidē.
Izolācija un dielektriskās īpašības: Alumīnijs, alumīnija nitrīds utt. ir augstas kvalitātes izolācijas materiāli, ko plaši izmanto elektronisko pamatplātīšu un iepakojumu ražošanā.
Viegls svars: Tikai 1/3-1/2 no metāla blīvuma, kas samazina iekārtas svaru un uzlabo enerģijas izmantošanas efektivitāti.

Pēc sastāva un lietojuma rūpnieciskās keramikas iedala šādās kategorijās:
1. Oksīdu keramika
Alumīnija oksīda keramika (Al₂O₃):
Visizplatītākā rūpnieciskā keramika, Al₂O₃ saturs ir no 75% līdz 99,9%, augsta cietība un laba izolācija, to izmanto mehāniskajos blīvējumos, elektronisko pamatplātīšu ražošanā, instrumentos utt.
Cirkonija oksīda keramika (ZrO₂):
Augsta izturība (2-3 reizes lielāka lūzuma izturība nekā alumīnija oksīdam), nodilumizturība, izmanto zobārstniecības restaurācijā, gultņos, mobilā telefona aizmugurējās plātēs.
Berilija oksīda keramika (BeO):
Augsta siltumvadītspēja, izmanto liet liet jaudīgu elektronisko ierīču dzesēšanai, taču jāievēro toksiskums.
2. Neoksidu keramika
Silīcija karbīda keramika (SiC):
Augsta temperatūras izturība un spēcīga termiskās šoka izturība, tiek izmantota augstas temperatūras krāsns apdarei un pusvadītāju ražošanas iekārtām.
Silīcija nitrīda keramika (Si₃N₄):
Tam piemīt gan augsta izturība, gan termiskās šoka izturība, un to izmanto turbīnas rotoros, bumbiņu gultņos.
Alumīnija nitrīda keramika (AlN):
Ar augstu siltumvadītspēju un izolāciju, tā ir izvēlētā materiāla LED pamatnēm un integrēto shēmu iepakošanai.

3. Rūpnieciskās keramikas galvenās pielietojuma jomas

Industriālās keramikas var pildīt mehāniskas, termiskas, ķīmiskas un citas funkcijas pielietojumos. Sakarā ar izturību pret augstu temperatūru, koroziju, nodilumu, eroziju un citām priekšrocībām, industriālās keramikas var aizstāt metāla materiālus un organiskos polimērus materiālus ļoti grūtā darba vidē, un tās ir kļuvušas par neatņemamu materiālu tradicionālas rūpniecības pārveidošanā, jaunās nozarēs un augstās tehnoloģijās, tām ir plašs pielietojums enerģētikā, aviācijā un kosmosā, mašīnbūvē, automobiļu rūpniecībā, elektronikā, ķīmijas un citās jomās.

Šīm rūpnieciskajām keramikām ir savas stiprās puses un tās tiek plaši izmantotas, piemēram, izmantojot keramiku ar augstu cietību un nodilumizturību mehānisko detaļu, blīvslēgu, griešanas rīku un citu materiālu ražošanai, izmantojot keramiku ar augstu nodilumizturību, augstu izturību un augstu izturību pret triecieniem, nodilumizturīgu, vieglu detaļu, siltumizturīgu un termoizolācijas detaļu, tvaika turbīnas lāpstiņu, dzinēja virspušu u.c. ražošanai, kā arī izmantojot keramiku ar augstu korozijizturību un labu ķīmisko stabilitāti, kas saskaras ar bioloģiskiem fermentiem, izmantojot keramiku, kas uzsūc un absorbē neitronus, tiek ražoti dažādi strukturālie materiāli. Šīs lietojumprogrammas ir tikai dažas no rūpnieciskās keramikas lietojumiem, un rūpnieciskās keramikas izmantošanas iespējas ir ļoti plašas.

Kā 21. gadsimta augstākās klases ražošanas pamatmateriāls, industriālo keramikas izstrāde virza inovācijas enerģētikā, medicīnā, pusvadītāju un citās jomās. Ar ražošanas tehnoloģiju attīstību un starpdisciplināru pētījumu dziļināšanos, industriālā keramika ekstrēmu vides lietojumos, miniatūriem ierīcēm un citās jomās atbrīvos lielāku potenciālu, kļūstot par svarīgu faktoru, veicinot oglekļa neitralitāti un rūpniecības modernizāciju.