Priemyselná keramika je vysokovýkonným technickým materiálom vyrobeným spekaním anorganických nekovových materiálov pri vysokých teplotách.
Priemyselná keramika je vysoko technologickým priemyslom založeným na nekovových anorganických materiáloch, ktorý prostredníctvom presného návrhu zloženia, spracovania ultrajemného prášku a technológie vysokoteplotného spekania vyrába štrukturálne komponenty a funkčné zariadenia s mimoriadnou odolnosťou voči extrémnym podmienkam prostredia. Na rozdiel od tradičnej bežnej keramiky spočíva jej kľúčová hodnota v kreatívnej integrácii materiálového inžinierstva, technickej mechaniky a chemickej stability, čo dodáva výrobkom jedinečné vlastnosti ako vysoká odolnosť proti extrémnym teplotám, mimoriadna tvrdosť, odolnosť voči korózii a nízka hustota.
Priemyselná keramika zahŕňa konštrukčnú keramiku (ako sú mechanické tesnenia, rezné nástroje), elektronickú keramiku (ako polovodičové substráty, senzorové čipy), biokeramiku (ako umelé kĺby), jadrovú keramiku a keramiku pre nové zdroje energie (ako separátory pre pevné akumulátory) a ďalšie viacrozmerné technologické oblasti, ktoré predstavujú „skryté pilierové“ technológie v oblastiach modernej kozmonautiky, vysokorozvíjanej výbavy, elektronických informácií, nových zdrojov energie a medicínskej techniky.
Podstatou priemyselnej keramiky je premena krehkých materiálov na inžinierske riešenia, ktoré prekračujú výkonné hranice medzi kovmi a polymermi prostredníctvom limitnej kontroly mikroskopických zrnových hraníc a fázového zloženia a predstavuje základnú technológiu zodpovednú za ľahkosť vysokoteplotných komponentov, miniaturizáciu elektronických súčiastok a dlhodobú trvanlivosť chemických zariadení.
Hlboká rekonštrukcia globálneho konkurenčného prostredia. So pokrokom iniciatívy „Pás a cesta“ urýchlili čínske priemyselné keramiky svoje rozšírenie na zahraničné trhy. Zatiaľ čo udržiavajú vývozné výhody tradičných stavebných keramík, vysokohodnotné elektronické keramiky, špeciálne keramiky a ďalšie vysokohodnotné produkty sa stávajú novým motorom pre rast vývozu. Súčasne sa súťaž o medzinárodnú technickú spoluprácu a práva na stanovenie štandardov stáva čoraz intenzívnejšou a podniky, ktoré ovládajú kľúčové technológie, by mali zaujať dominantnú pozíciu v globálnom priemyselnom reťazci.
Čínsky priemysel technických keramík sa nachádza v kritickom období transformácie a modernizácie na križovatke strategických príležitostí. Od podpory transformácie a modernizácie tradičných odvetví až po posilnenie prelomov v nových odvetviach priemyslu, strategická hodnota technických keramík stále viac uplatňuje. V budúcnosti musí priemysel pokladať technologickú inováciu za jadrový hybný moment, posilniť spoločné inovácie medzi priemyslom, univerzitami a výskumom a prekonať kľúčové jadrové technológie; za zelenú transformáciu považovať pozadie udržateľného rozvoja a vytvoriť priemyselnú ekologiu s efektívnym využívaním zdrojov; za rozširovanie trhu považovať rastový pól a prehĺbiť medzinárodnú spoluprácu a budovanie značky. S postupným uvoľňovaním politických výhod a neustálym zvyšovaním trhových požiadaviek určite čínsky priemysel technických keramík dosiahne skok od sledovania k vedeniu a vytlačí čínsky znak na globálnu mapu nových materiálov. Tento proces sa týka nielen zlepšenia priemyselnej konkurencieschopnosti, ale aj názorného prejavu dosiahnutia samostatnosti v oblasti vedy a techniky a podporovania kvalitného rozvoja.
Vďaka pokroku vo vede o materiáloch a výrobe sa priemyselná keramika stala nezastupiteľným kľúčovým materiálom v modernom priemysle.
Priemyselná keramika sa skladá hlavne z kovových oxidov (napr. Al₂O₃, ZrO₂), nitridov (napr. Si₃N₄), karbidov (napr. SiC) a iných nekovových zlúčenín a má nasledujúce vlastnosti:
Vysoká tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu: Priemyselná keramika je zvyčajne tvrdšia ako kovové materiály. Napríklad korundová keramika má tvrdosť 9 stupňov Mohsovej stupnice (hneď po diamante), čo z nej robí vhodnú vo vysoko namáhaných prostrediach.
Odolnosť voči vysokým teplotám: Môže odolávať teplotám vyšším ako 1000 °C. Napríklad karbidokremíková keramika je stabilná až do 1600 °C a často sa používa v komponentoch leteckých motorov.
Chemická inertnosť: Priemyselná keramika má silnú odolnosť voči korozívnym médiám, ako sú kyseliny, zásady a soli. Napríklad zirkóniová keramika môže byť dlhodobo používaná aj v prostredí silných kyselín.
Izolácia a dielektriká: Alumína, nitríd hliníka, atď. sú kvalitnými izolačnými materiálmi široko využívanými v elektronických substrátoch a balení.
Ľahké: Iba 1/3-1/2 hustoty kovu, čo znižuje hmotnosť zariadenia a zvyšuje energetickú účinnosť.
Podľa zloženia a použitia sa priemyselná keramika delí na nasledujúce kategórie:
1. Oxidové keramiky
Alumínové keramiky (Al₂O₃):
Najčastejšie používané priemyselné keramiky, obsah Al₂O₃ medzi 75 % a 99,9 %, vysoká tvrdosť a dobrá izolácia, používajú sa v mechanických tesneniach, elektronických substrátoch, nástrojoch atď.
Cirkóniové keramiky (ZrO₂):
Vysoká húževnatosť (2-3 krát vyššia odolnosť proti štiepeniu ako u alumínovej keramiky), odolné proti opotrebeniu, používajú sa v zubných náhradách, ložiskách, zadných krytoch mobilných telefónov.
Beryliové oxidové keramiky (BeO):
Vysoká tepelná vodivosť, používa sa na odvádzanie tepla z výkonových elektronických súčiastok, treba však venovať pozornosť toxicite.
2. Neoxidové keramiky
Keramiky z karbidu kremíka (SiC):
Vysoká odolnosť voči vysokým teplotám a silnej odolnosti proti tepelnému šoku, používa sa v obkladoch vysokoteplotných pecí a v zariadeniach na výrobu polovodičov.
Keramiky z nitridu kremíka (Si₃N₄):
Má vysokú pevnosť aj odolnosť proti tepelnému šoku, používa sa v turbínových rotoroch, guľôčkových ložiskách.
Keramiky z nitridu hliníka (AlN):
S vysokou tepelnou vodivosťou a izoláciou, je to materiál voľby pre substráty LED a integrované obvody.
3. Kľúčové oblasti aplikácie priemyselnej keramiky
Priemyselná keramika môže plniť mechanické, tepelné, chemické a iné funkcie v aplikáciách. Vďaka vysokým odolnostiam voči teplu, korózii, opotrebovaniu, erózii a iným výhodám môže priemyselná keramika nahradiť kovové materiály a organické polyméry v náročných pracovných prostrediach a stala sa neoddeliteľným materiálom v transformácii tradičného priemyslu, v nových odvetviach a vysokých technológiách. Má široké uplatnenie v energetike, leteckom priemysle, strojárstve, automobilovom priemysle, elektronike, chemickom priemysle a iných oblastiach.
Tieto priemyselné keramiky majú svoje vlastné výhody a sú široko využívané, napríklad vďaka keramikám s vysokou tvrdosťou a vysokou odolnosťou proti opotrebeniu sa vyrábajú mechanické súčiastky, tesnenia, rezné nástroje a iné materiály, pomocou keramík s vysokou odolnosťou proti opotrebeniu, vysokou pevnosťou a vysokou húževnatosťou sa vyrábajú opotrebovateľné, ľahké súčiastky, tepelne odolné a izolačné súčiastky, lopatky parných turbín, piesty hlavy a podobne, a vďaka keramikám s vysokou odolnosťou proti korózii a dobrou chemickou stabilitou pri kontakte s biologickými enzýmami sa vyrábajú tigle na tavbu kovov, výmenníky tepla, biologické materiály a podobne. Rôzne konštrukčné materiály sa vyrábajú pomocou keramík, ktoré zachytávajú a pohlcujú neutróny. Tieto aplikácie sú len niekoľko z aplikácií priemyselnej keramiky, pričom využitie priemyselnej keramiky je veľmi široké.
Ako základný materiál vysokotechnologického priemyslu v 21. storočí, výkonný pokrok priemyselných keramík podporuje inovácie v oblasti energií, medicíny, polovodičov a iných oblastiach. S pokrokom výrobných technológií a hlbším rozvojom medzioborového výskumu, priemyselné keramiky uvoľnia väčší potenciál v aplikáciách v extrémnom prostredí, miniaturizovaných zariadeniach a iných oblastiach, čím sa stanú kľúčovým faktorom pri dosahovaní uhlíkovej neutrality a pri priemyselnej modernizácii.
EN
