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特殊セラミック材料の開発と応用

セラミックと金属材料とポリマー材料は、今日の社会で最も広く使用されている 3 つの材料です。セラミック製品は、通常のセラミックと高度なセラミックに分けられます。アドバンストセラミックスは、その特徴や用途から構造用セラミックスと機能性セラミックスに分けられます。

その中で、構造用セラミックは主に機械的特性、高温耐性、耐食性、耐摩耗性およびその他のセラミック材料に基づいています。機能性セラミックスは、主にセラミック材料の電気的、熱的、音響的、光学的、磁気的およびその他の特性に基づいています。

新しいセラミックスの急速な発展は、次のように要約できます。

優れた物理的および機械的特性、高強度、高硬度、耐摩耗性、耐食性、耐高温性、耐熱衝撃性、および熱、光、音、電気、磁気、化学、生物学などの優れた機能を備えています。現代の科学技術と経済建設のニーズを満たします。

製品の付加価値は非常に高く、用途は非常に広く、ほぼすべての職業に浸透しており、市場は今後も拡大し続けます。

その原料は鉱物土壌または合成によって得られ、その埋蔵量は非常に豊富です。

新セラミック材料の応用
高度なセラミックスは、その特定の微細構造と、高強度、高硬度などの一連の優れた特性により、国防、化学産業、冶金、電子、機械、航空宇宙、生物医学など、国民経済のさまざまな分野で広く使用されています。 、耐摩耗性、耐食性、耐高温性、導電性、絶縁性、磁性、光透過性、半導体、圧電性、音響光学、超伝導、生体適合性。

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電子産業
電子産業は先端セラミック産業の最大の端末応用市場です。電子セラミックスとは、さまざまな無線コンポーネントの取り付け、固定、支持、保護、絶縁、絶縁、および接続として電子機器に使用されるセラミック材料を指します。現在、電子セラミック材料およびコンポーネントには、主に、光ファイバーセラミックインサート、セラミックパッケージベース、セラミック基板、セラミックマトリックス、端子台、チップ積層セラミックコンデンサなどがあります。主な材料は、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物などです。現代の科学と技術の急速な発展は、電子セラミック材料により深刻な課題をもたらし、この分野での研究開発に新たな機会を生み出しました。

自動車産業
科学技術の急速な発展に伴い、より特殊なセラミックスとインテリジェントなセラミックスが自動車に適用され、自動車部品の加工と製造に新たな革命がもたらされました。現在、自動車に使用されているセラミック材料には、主に酸化ケイ素セラミックス、炭化ケイ素セラミックス、窒化ケイ素セラミックス、酸化アルミニウムセラミックスがあります。将来的には、酸化リチウムなどの新しい特殊セラミック材料が自動車製造に使用されるようになるでしょう。

現在、ピストン、シリンダーヘッド、バルブ、排気管、タービンスモークコンプレッサー、酸素センサー、スパークプラグなどの自動車エンジンの主要部品は、高度なセラミック材料でできており、無水断熱セラミックエンジンが開発されています。発展した。

自動車エンジンにおけるセラミック材料の応用

自動車用センサーには、特定の過酷な環境(高温、低温、振動、加速度、湿度、排気ガス)に長時間耐えることが求められ、小型軽量、再利用性が良い、出力範囲が広いなどの特徴があります。耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性、潜在的に優れた電磁気的および光学的機能を備えたセラミック製のセンサーは、上記の要件を完全に満たすことができます。

自動車センサーにおけるセラミック材料の応用

さらに、セラミックブレーキはカーボンファイバーブレーキをベースに作られています。カーボンシリコン化合物表面の硬度はダイヤモンドに近い。ディスクの炭素繊維構造により、ディスクは強く、耐衝撃性と耐腐食性が高くなり、ディスクは非常に耐摩耗性が高くなります。感応セラミックスの正圧電効果、逆圧電効果、電歪効果を総合的に利用して開発に成功したインテリジェントショックアブソーバー。高感度のセラミック素子を使用しているため、路面を識別する機能があり、自動調整が可能で、車の荒れた路面による振動を最小限に抑えることができます。

航空宇宙
航空宇宙分野で使用される材料は、主に超高温や強い放射線などの極端な過酷な環境で使用されるため、高比強度、高比弾性率、耐高温性、耐摩耗性などの特性を備えた材料が必要です。航空宇宙産業の市場規模は限られていますが、材料特性に対する高い要件は、エンジニアリングセラミックスの開発レベルと技術進歩を強力に促進します。

光学セラミック製品
透明セラミックスとは、光を透過するセラミックスです。透明セラミックは、優れた透明性と光学特性を備えているだけでなく、構造用セラミックの高強度、耐腐食性、高温耐性、良好な電気絶縁性、高熱伝導率、および良好な誘電特性も維持しています。したがって、それらは新しい照明技術、高温、高圧、腐食環境下の観測窓、赤外線検出窓、ミサイル保護フェアリング、軍用透明装甲などの分野でますます使用されています。

生物医学分野
バイオセラミックスは、特定の生物学的または生理学的機能に使用されるセラミック材料のクラスを指します。つまり、人体に直接使用されるセラミック材料、または人体に直接関連する生物、医療、生化学およびその他の材料です。その優れた生体適合性と安定した物理化学的特性により、整形外科、歯科、形成外科、口腔外科、心臓血管外科、眼科などの分野で広く使用されています。

化学工業
セラミック材料は化学的安定性に優れています。フッ化水素酸と高濃度アルカリを除いて、ほぼすべての濃度の無機酸、塩、および有機媒体に対して優れた耐食性を示します。構造用セラミックスと機能性セラミックスの出現により、それらの性能は継続的に改善され、脆さが減少し、強度が向上しました。セラミック材料は、石油化学、肥料、製薬、食品、製紙、精製、化学繊維などの産業で広く使用されています。例えば、腐食性媒体の製造、保管、輸送のための設備、タワー、容器、パイプライン、セラミックポンプ、バルブ、およびその他の耐腐食性機器用の耐酸性ライニングおよび耐酸性床もフィラーとして使用できます。

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織物産業
繊維産業におけるセラミック材料の応用は、主に以下に反映されています。まず、セラミック繊維部品。2つ目はセラミックテキスタイルファブリックです。セラミック繊維部品は、耐摩耗性が高く、化学的安定性に優れているという特徴があります。それらは繊維機械および装置の主要部分に取り付けられ、摩擦ディスク、糸切り機、ワイヤーガイドなどの合成繊維および合成糸の速度と品質を大幅に向上させます。さらに、研究者は特殊なプロセスを使用してセラミック粉末をテキスタイルと組み合わせて、さまざまな機能を持つファブリックを準備し、テキスタイル産業におけるセラミック材料の応用をさらに促進しました。

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軍事分野
軍事用途の特殊セラミックは、主にアルミナと炭化ホウ素を指します。現代の軍隊では、海、陸、空、その他の武器の現代兵器に関係なく、特殊なセラミックで作られた部品があります.たとえば、B4C セラミックスは、航空機、車両、人員の防弾装甲として使用できます。プロポーショナルファイバーとB4C複合材料で作られたB4Cライニングは、小口径の装甲発射体の貫通をブロックすることができます.さらに、宇宙船の外壁にあるセラミック断熱タイルはガラス繊維複合材料であり、軽量、耐熱性、耐衝撃性、低熱伝導率などの優れた特性を持ち、軍用断熱材として理想的です。

特殊セラミックスはミサイル制御システムにも使用されています。機械、熱、および電気システムの機能を調整し、ミサイルの正常な動作を確保するために、レーダーアンテナに空気圧レドームが追加されています。ロケットに必要な特殊な高温材料もあり、その多くは金属セラミックスでも作られています。

新しいセラミック材料は、今日の科学的および技術的発展の材料的基盤であるだけでなく、新技術産業の確立と発展、伝統産業の変革、エネルギーの節約、環境の保護、および中国の国際競争力の向上に不可欠な材料条件でもあります。

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新しい技術の絶え間ない進歩により、新しいセラミック材料の性能に対する要求がより厳しくなります。私たちは絶えず前進し、新しいセラミック材料の調製技術を改善し、新しい材料システムを革新して、人類社会の進歩にさらに貢献しなければなりません。


投稿時間: 2022 年 11 月 29 日