Ceramica Industrială este un material de înaltă performanță realizat prin sinterizarea materialelor anorganice nemetalice la temperaturi înalte.
Industria ceramicii industriale este o industrie high-tech bazată pe materiale anorganice ne-metalice care produce componente structurale și dispozitive funcionale cu adaptabilitate extremă la condițiile ambientale, prin proiectarea precisă a formulelor, procesarea pulberilor ultrafine și tehnologia de sinterizare la temperatură înaltă. Spre deosebire de ceramica tradițională de uz casnic, valoarea sa esențială constă în integrarea creativă a științei materialelor, mecanicii ingineriești și a stabilității chimice, conferind produselor un spectru unic de performanțe, cum ar fi rezistența la temperaturi ultraînalte, duritate extremă, rezistență la coroziune și densitate redusă.
Industria ceramicii industriale acoperă ceramica structurală (de exemplu, sigilări mecanice, scule de tăiere), ceramica electronică (de exemplu, substraturi semiconductoare, cipuri senzori), bioceramica (de exemplu, articulații artificiale), ceramica pentru energie nucleară și ceramica pentru energie nouă (de exemplu, separatoare pentru baterii cu electrolit solid) și alte ramuri tehnologice multidimensionale, care reprezintă "stâlpii ascunși" în domeniile avansate ale aviației și spațială, echipamentelor de înaltă tehnologie, informațiilor electronice, energiei noi și tehnologiei medicale.
Espera ceramicii industriale constă în transformarea materialelor fragile în soluții inginerești care depășesc limitele de performanță dintre metale și polimeri, prin controlul la limită al granulației și compoziției de fază la nivel microscopic, fiind tehnologia de bază responsabilă pentru ușurarea componentelor care funcționează la temperatură ridicată, miniaturizarea componentelor electronice și durabilitatea pe termen lung a echipamentelor chimice.
Reconstrucția profundă a modelului de competiție global. Odată cu avansarea inițiativei "Belt and Road", ceramica industrială chineză a accelerat prezența pe piețele externe. În timp ce își menține avantajul exporturilor tradiționale de ceramică arhitecturală, produsele de înaltă tehnologie precum ceramica electronică de lux, ceramica specială și alte produse cu valoare adăugată devin un nou motor al creșterii exporturilor. În același timp, competiția pentru cooperarea tehnică transfrontalieră și drepturile de stabilire a standardelor devine din ce în ce mai acerbă, iar companiile care dețin tehnologii cheie pot ocupa o poziție dominantă în lanțul global de producție industrială.
Industria ceramicelor industriale din China se confruntă cu o perioadă critică de transformare și modernizare, într-un moment strategic de oportunități. De la sprijinirea modernizării industriei tradiționale, până la susținerea avansărilor din industriile emergente, valoarea strategică a ceramicelor industriale devine din ce în ce mai proeminentă. În viitor, industria trebuie să adopte inovația tehnologică drept forță motrice principală, să consolideze inovația colaborativă dintre industrie, universități și cercetare, și să depășească tehnologiile cheie esențiale; să adopte transformarea verde ca fundal pentru dezvoltarea durabilă și să construiască un ecosistem industrial cu utilizarea eficientă a resurselor; să considere extinderea pieței drept pol de creștere și să aprofundeze cooperarea internațională și construcția de branduri. Odată cu eliberarea continuă a beneficiilor politice și cu creșterea constantă a cererii de piață, industria ceramicelor industriale din China va reuși cu siguranță saltul de la urmărire la conducere, lăsând amprenta Chinei pe harta globală a materialelor noi. Acest proces este nu doar legat de îmbunătățirea competitivității industriale, ci și o practică elocventă de atingere a autonomiei tehnologice și de promovare a dezvoltării de calitate înaltă.
Odată cu progresul științei materialelor și al tehnologiei de fabricație, ceramica industrială a devenit un material cheie, indispensabil în industria modernă.
Ceramica industrială este compusă în principal din oxizi metalici (de exemplu, Al₂O₃, ZrO₂), nituri (de exemplu, Si₃N₄), carburi (de exemplu, SiC) și alte compuși nemetalici, iar caracteristicile sale de performanță sunt următoarele:
Duritate ridicată și rezistență la uzură: Ceramica industrială este de obicei mai dură decât materialele metalice; de exemplu, ceramica pe bază de aluminiu are o duritate Mohs de 9 (doar după diamant), fiind potrivită pentru mediile cu uzură intensă.
Rezistență la temperaturi înalte: Poate suporta temperaturi peste 1000°C; de exemplu, ceramica de carbură de siliciu rămâne stabilă la 1600°C și este frecvent utilizată în componentele motoarelor aeronautice.
Inerție chimică: Ceramica industrială are o rezistență puternică la medii corozive precum acizi, baze și săruri; de exemplu, ceramica din zirconiu poate fi utilizată timp îndelungat în medii cu acid puternic.
Izolare și dielectric: Alumina, nitrura de aluminiu etc., sunt materiale izolante de înaltă calitate, utilizate frecvent în substraturi electronice și ambalare.
Ușor: Doar 1/3-1/2 din densitatea metalului, ceea ce reduce greutatea echipamentului și îmbunătățește eficiența energetică.
În funcție de compoziție și utilizare, ceramica industrială poate fi împărțită în următoarele categorii:
1. Ceramica oxidică
Ceramică din alumină (Al₂O₃):
Cea mai comună ceramică industrială, conținut de Al₂O₃ între 75% și 99,9%, duritate ridicată și izolare bună, utilizată în sigilări mecanice, substraturi electronice, scule etc.
Ceramică din zirconiu (ZrO₂):
Tenacitate ridicată (de 2-3 ori mai mare decât cea a alunei), rezistență la uzură, utilizată în restaurări dentare, rulmenți, plăci spate pentru telefoane mobile.
Ceramică din oxid de beriliu (BeO):
Conductivitate termică ridicată, utilizată pentru disiparea căldurii în dispozitive electronice de mare putere, dar trebuie acordată atenție toxicității.
2. În cazul în care Alte materiale din ceramică
Cu o capacitate de peste 100 W
Rezistență la temperaturi ridicate și rezistență la șoc termic puternic, utilizate în învelișurile de cuptor la temperaturi ridicate și echipamente de fabricare a semiconductorilor.
Cu o capacitate de încărcare de peste 100 W
Are rezistență ridicată la șoc termic și rezistență la șoc termic, fiind utilizat în rotorii de turbine, cu bile de rulment.
Aluminiu nitrid ceramice (AlN):
Cu o conductivitate termică și izolație ridicate, este materialul de alegere pentru substratele LED și ambalajele de circuite integrate.
3. Înveţi să te gândeşti. Domeniile de aplicare principale ale ceramicii industriale
Ceramica industrială își poate exercita funcțiile mecanice, termice, chimice și alte funcții în aplicații. Datorită rezistenței ridicate la temperatură, la coroziune, la uzură, la eroziune și altor avantaje, ceramica industrială poate înlocui materialele metalice și materialele polimerice organice în mediile de lucru dificile și a devenit un material indispensabil în transformarea industriei tradiționale, în industriile emergente și în tehnologii avansate, fiind utilizată pe scară largă în energie, aeronautică, mecanică, automobile, electronice, chimie și alte domenii.
Aceste ceramice industriale au propriile lor caracteristici și sunt larg utilizate, de exemplu folosind ceramice cu duritate ridicată și rezistență mare la uzură pentru a produce piese mecanice, sigilări, scule de tăiere și alte materiale, utilizând ceramice cu rezistență mare la uzură, rezistență ridicată și tenacitate ridicată pentru a produce piese ușoare rezistente la uzură, piese rezistente la căldură și izolatoare termice, palete pentru turbine cu abur, partea superioară a pistonului etc., și utilizând ceramice cu rezistență ridicată la coroziune și stabilitate chimică bună în contact cu enzimele biologice pentru a produce creuzete pentru topirea metalelor, schimbătoare de căldură, materiale biologice etc. Diverse materiale structurale sunt produse utilizând ceramice care captează și absorb neutronii. Aceste aplicații sunt doar câteva dintre aplicațiile ceramicii industriale, iar utilizările ceramicii industriale sunt foarte variate.
Ca material de bază al fabricației de înaltă tehnologie în secolul al XXI-lea, progresul privind performanțele ceramicii industriale stimulează inovația în domeniile energiei, medicinii, semiconductorilor și nu numai. Odată cu avansarea tehnologiei de fabricație și aprofundarea cercetărilor interdisciplinare, ceramica industrială își va spori potențialul în aplicațiile pentru medii extreme, dispozitive miniaturizate și alte domenii, devenind un factor esențial în atingerea neutralității carbonice și modernizarea industriei.
EN
