औद्योगिक सिरॅमिक्स

औद्योगिक सिरॅमिक्स ही उच्च तापमानावर अकार्बनिक धातू द्रव्यांचे सिंटर करून तयार केलेली उच्च कार्यक्षमता असलेली अभियांत्रिकी सामग्री आहे.

औद्योगिक सिरॅमिक्स उद्योग हा एक उच्च तंत्रज्ञान आधारित उद्योग आहे, जो धातू नसलेल्या अकार्बनिक सामग्रीवर आधारित असून, अत्यंत परिशुद्ध सूत्र डिझाइन, अत्यंत बारीक पावडर प्रक्रिया आणि उच्च तापमानाच्या सिंटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे अत्यंत वातावरणीय अनुकूलन क्षमता असलेल्या उच्च कार्यक्षमता असलेल्या संरचनात्मक भाग आणि कार्यात्मक उपकरणे तयार करतो. पारंपारिक दैनंदिन सिरॅमिक्स पासून वेगळे, या उद्योगाचे मूळ मूल्य हे सामग्री विज्ञान, अभियांत्रिकी यांत्रिकी आणि रासायनिक स्थिरतेच्या रचनात्मक एकात्मतेमध्ये आहे, ज्यामुळे उत्पादनांमध्ये अत्यंत उच्च तापमान सहन करणे, अत्यंत कठोरता, दगडी सहनशीलता, कमी घनता इत्यादी विशिष्ट कार्यक्षमता असतात.
औद्योगिक सिरॅमिक्स उद्योगामध्ये स्ट्रक्चरल सिरॅमिक्स (जसे की यांत्रिक सील, कापणी साधने), इलेक्ट्रॉनिक सिरॅमिक्स (जसे की अर्धसंवाहक सब्स्ट्रेट, सेन्सर चिप्स), बायोसिरॅमिक्स (जसे की कृत्रिम सांधे), अणुऊर्जा सिरॅमिक्स आणि नवीन ऊर्जा सिरॅमिक्स (जसे की सॉलिड-स्टेट बॅटरी सेपरेटर्स) आणि इतर बरेच तंत्रज्ञान शाखा यांचा समावेश होतो, जे आधुनिक एरोस्पेस, उच्च-अंत उपकरणे, इलेक्ट्रॉनिक माहिती, नवीन ऊर्जा आणि वैद्यकीय तंत्रज्ञान या क्षेत्रांमध्ये "अदृश्य स्तंभ" आहेत.
औद्योगिक सिरॅमिक्सचा मुख्य उद्देश अत्यंत सूक्ष्म धान्य सीमा आणि टप्पा संघटनाच्या नियंत्रणाद्वारे भंगुर सामग्रीला धातू आणि पॉलिमर्समधील कामगिरीच्या मर्यादा ओलांडणार्‍या अभियांत्रिकी समाधानांमध्ये रूपांतरित करणे आहे आणि हे तापमान घटकांच्या हलकेपणा, इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या लहानपणाचा आणि रासायनिक उपकरणांच्या दीर्घकाळ टिकण्याच्या तंत्रज्ञानाचे मूळ आहे.

जागतिक स्पर्धा स्वरूपाचे गहन पुनर्निर्माण. "बेल्ट अँड रोड" योजनेच्या प्रगतीमुळे, चीनच्या औद्योगिक सिरॅमिक्सने आंतरराष्ट्रीय बाजारातील आपल्या विस्ताराला वेग दिला आहे. पारंपारिक वास्तुशिल्पीय सिरॅमिक्सच्या निर्यात अधिकारांचे रक्षण करताना, उच्च-अंतीय इलेक्ट्रॉनिक सिरॅमिक्स, विशेष सिरॅमिक्स आणि इतर मौल्यवान उत्पादनांची निर्यात वाढीचा नवीन इंजिन बनत आहे. तसेच, आंतरराष्ट्रीय तांत्रिक सहकार्य आणि मानक सेटिंगच्या अधिकारांसाठी स्पर्धा वाढत आहे आणि मूळ तंत्रज्ञानावर अधिकार असलेली उद्योग जागतिक उद्योग घटकांमध्ये प्रभावी स्थान मिळवू शकतात.
चीनची औद्योगिक सिरॅमिक्स उद्योग रणनीतिक संधींच्या फाट्यावर रूपांतर आणि अपग्रेडिंगच्या महत्त्वपूर्ण कालावधीत आहे. पारंपारिक उद्योगांच्या रूपांतराला समर्थन देणे ते उदयोन्मुख उद्योगांमध्ये आणि रणनीतिक महत्त्वाच्या तोडगे देणे, औद्योगिक सिरॅमिक्सचे रणनीतिक महत्त्व वाढत आहे. भविष्यात, उद्योगाला तांत्रिक नवोपकाराला केंद्रीय गती देणे, उद्योग, विद्यापीठ आणि संशोधनादरम्यान सहकार्यात्मक नवोपकाराला बळकटी देणे आणि महत्त्वाच्या कोर तंत्रज्ञानात तोडगा काढणे; हिरव्या रूपांतराला टिकाऊ विकासाच्या पार्श्वभूमीवर घेऊन अर्थव्यवस्थेचा दृष्टिकोन घेऊन एक उद्योगिक पारिस्थितिकी तयार करणे; बाजार विस्ताराला वाढीचा ध्रुव म्हणून घेऊन आंतरराष्ट्रीय सहकार्य आणि ब्रँड निर्मिती दृढ करणे. धोरणात्मक लाभांच्या सातत्यपूर्ण मुक्ततेसह आणि बाजार मागणीच्या सातत्यपूर्ण अपग्रेडिंगसह, चीनच्या औद्योगिक सिरॅमिक्स उद्योगाने नक्कीच अनुसरण करण्यापासून नेतृत्वापर्यंत उडी मारली आहे आणि जागतिक नवीन सामग्रीच्या नकाशावर चीनची छाप उमटली आहे. ही प्रक्रिया फक्त औद्योगिक स्पर्धात्मकता सुधारण्याशी संबंधित नाही, तर तंत्रज्ञानात स्वावलंबन साध्य करणे आणि उच्च-गुणवत्तेचा विकास सुदृढ करण्याचा हा एक जिवंत अनुभव आहे.

द्रव्य विज्ञान आणि उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह, औद्योगिक सिरॅमिक्स आधुनिक उद्योगातील अविभाज्य महत्त्वाची सामग्री बनली आहेत.

औद्योगिक सिरॅमिक्स मुख्यतः धातू ऑक्साईड्स (जसे की Al₂O₃, ZrO₂), नायट्राईड्स (जसे की Si₃N₄), कार्बाईड्स (जसे की SiC) आणि इतर अधातू यौगिकांपासून बनलेले असतात आणि त्यांची कार्यक्षमता खालीलप्रमाणे असते:
उच्च कठोरता आणि घासण्याचा प्रतिकार: औद्योगिक सिरॅमिक्स सामान्यतः धातू पेक्षा कठोर असतात, उदाहरणार्थ अल्युमिना सिरॅमिक्सची मोहस कठोरता 9 (फक्त हिराच्या खालोखाल) असते, ज्यामुळे ते जास्त घासणार्‍या परिस्थितीसाठी योग्य बनते.
उच्च तापमान प्रतिकार: 1000°C पेक्षा जास्त तापमान सहन करण्यासाठी हे सक्षम आहे, उदाहरणार्थ सिलिकॉन कार्बाईड सिरॅमिक्स 1600°C तापमानाला स्थिर राहतात आणि अक्सर एरो इंजिन घटकांमध्ये वापरले जातात.
रासायनिक निष्क्रियता: औद्योगिक सिरॅमिक्सला ऍसिड, अल्कली, मीठ इत्यादी घातक माध्यमांचा प्रतिकार करण्याची मजबूत क्षमता असते, उदाहरणार्थ झिरकोनिया सिरॅमिक्स तीव्र ऍसिड परिस्थितीत दीर्घकाळ वापरले जाऊ शकतात.
इन्सुलेशन आणि परावैद्युत: अ‍ॅल्युमिना, अल्युमिनियम नायट्राइड इत्यादी उच्च-गुणवत्तेचे इन्सुलेटिंग सामग्री आहेत ज्यांचा वापर इलेक्ट्रॉनिक सब्स्ट्रेट्स आणि पॅकेजिंगमध्ये मोठ्या प्रमाणात केला जातो.
हलके: धातूच्या घनतेचे फक्त 1/3-1/2 भाग असते, ज्यामुळे उपकरणांचे वजन कमी होते आणि ऊर्जा क्षमता सुधारते.

रचना आणि वापरानुसार, औद्योगिक दगडी मातीच्या खालील श्रेणींमध्ये विभागले जाऊ शकतात:
1. ऑक्साइड दगडी माती
अ‍ॅल्युमिना दगडी माती (Al₂O₃):
सर्वात सामान्य औद्योगिक दगडी माती, Al₂O₃ सामग्री 75% ते 99.9% दरम्यान, उच्च कठोरता आणि चांगले इन्सुलेशन, याचा वापर यांत्रिक सील्स, इलेक्ट्रॉनिक सब्स्ट्रेट्स, साधने इत्यादींमध्ये केला जातो.
झिरकोनिया दगडी माती (ZrO₂):
उच्च तन्यता (अ‍ॅल्युमिनाच्या तुलनेत 2-3 पट अधिक फ्रॅक्चर तन्यता), घर्षण प्रतिरोधक, दंत पुनर्स्थापन, बेअरिंग्ज, मोबाइल फोनच्या मागील प्लेट्समध्ये वापरले जाते.
बेरिलियम ऑक्साइड दगडी माती (BeO):
उच्च उष्णता सुचालकता, उच्च-शक्ती इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या थंडगारासाठी वापरली जाते, परंतु विषारतेकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे.
२. ऑक्साइड नसलेले सिरॅमिक्स
सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स (SiC):
उच्च तापमान प्रतिरोधकता आणि मजबूत उष्णता धक्का प्रतिरोधकता, उच्च तापमानाच्या किल्न लाइनर्स आणि अर्धसंवाहक उत्पादन उपकरणांमध्ये वापरले जाते.
सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्स (Si₃N₄):
उच्च ताकद आणि उष्णता धक्का प्रतिरोधकता दोन्ही आहे, टर्बाइन रोटर्स, बेअरिंग बॉलमध्ये वापरले जाते.
ॲल्युमिनियम नायट्राइड सिरॅमिक्स (AlN):
उच्च उष्मा वाहकता आणि इन्सुलेशनसह, एलईडी सबस्ट्रेट्स आणि एकत्रित सर्किट पॅकेजिंगसाठी हे पसंतीचे पदार्थ आहेत.

३. औद्योगिक सिरॅमिक्सच्या मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रांचा

उद्योगातील सिरॅमिक्स अनुप्रयोगांमध्ये यांत्रिक, उष्ण, रासायनिक आणि इतर कार्ये करू शकतात. उच्च तापमान प्रतिरोधक, संक्षारण प्रतिरोधक, घासणे प्रतिरोधक, अपरदन प्रतिरोधक आणि इतर फायद्यांमुळे, उद्योगातील सिरॅमिक्स कठोर कार्याच्या वातावरणात धातूच्या सामग्री आणि कार्बनिक पॉलिमर सामग्रीच्या जागी वापरले जाऊ शकतात आणि परंपरागत उद्योगातील रूपांतरण, उदयोन्मुख उद्योग आणि उच्च तंत्रज्ञानात अपरिहार्य सामग्री बनले आहेत आणि ऊर्जा, एरोस्पेस, यंत्रसामग्री, मोटार वाहने, इलेक्ट्रॉनिक्स, रसायन आणि इतर क्षेत्रांमध्ये त्यांचा विस्तृत वापर होतो.

या औद्योगिक द्राय्यांच्या स्वतःच्या ताकदी आहेत आणि त्यांचा व्यापक वापर केला जातो, उदाहरणार्थ, उच्च कठोरता आणि उच्च घर्षण प्रतिकार असलेल्या द्राय्यांचा वापर यांत्रिक भाग, सील, कापणी साधने आणि इतर सामग्री तयार करण्यासाठी केला जातो, उच्च घर्षण प्रतिकार, उच्च ताकद आणि उच्च तन्यता असलेल्या द्राय्यांचा वापर घर्षण प्रतिरोधक, हलके भाग, उष्णता प्रतिरोधक आणि उष्मा अवरोधक भाग, भाप टर्बाइन ब्लेड, पिस्टन टोक, इत्यादी तयार करण्यासाठी केला जातो आणि उच्च संक्षारण प्रतिकार आणि चांगली रासायनिक स्थिरता असलेल्या द्राय्यांचा वापर जैविक एन्झाइम्सना स्पर्शात असलेल्या भट्टीत धातू वितळवण्यासाठीच्या क्रूसिबल्स, उष्मा विनिमयक, जैविक सामग्री इत्यादी तयार करण्यासाठी केला जातो. न्यूट्रॉन्स अडकवणार्‍या आणि शोषून घेणार्‍या द्राय्यांचा वापर विविध संरचनात्मक सामग्री तयार करण्यासाठी केला जातो. ही औद्योगिक द्राय्यांची काही उपयोगिता आहेत आणि औद्योगिक द्राय्यांचे उपयोग खूप मोठ्या प्रमाणात आहेत.

21 व्या शतकातील उच्च-अंत उत्पादनाच्या मूलभूत सामग्री म्हणून, औद्योगिक सिरॅमिक्सच्या कामगिरीतील अडचणी ऊर्जा, वैद्यकीय, अर्धसंवाहक आणि इतर क्षेत्रांमध्ये नवकल्पनेला प्रोत्साहन देत आहेत. उत्पादन तंत्रज्ञानातील प्रगती आणि आंतरशाखीय संशोधनाच्या खोलवर जाण्याने, औद्योगिक सिरॅमिक्स अत्यंत वातावरणातील अनुप्रयोगांमध्ये, लघु उपकरणां आणि इतर क्षेत्रांमध्ये अधिक मोठी क्षमता दर्शविणार आहेत, कार्बन तटस्थता आणि औद्योगिक अपग्रेडचा महत्वपूर्ण घटक बनणार आहेत.