การพัฒนาและการใช้วัสดุเซรามิกชนิดพิเศษ
วัสดุเซรามิกและโลหะและวัสดุพอลิเมอร์เป็นวัสดุสามชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสังคมปัจจุบันผลิตภัณฑ์เซรามิกแบ่งออกเป็นเซรามิกธรรมดาและเซรามิกขั้นสูงเซรามิกขั้นสูงสามารถแบ่งออกเป็นเซรามิกที่มีโครงสร้างและเซรามิกที่ใช้งานได้ตามลักษณะและการใช้งาน
ในหมู่พวกเขา เซรามิกที่มีโครงสร้างส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเชิงกล ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ และวัสดุเซรามิกอื่นๆเซรามิกที่ใช้งานได้นั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน อะคูสติก ออปติก แม่เหล็ก และคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุเซรามิกเป็นหลัก
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเซรามิกใหม่ๆ สรุปได้ดังนี้
มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ยอดเยี่ยม มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน และมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมในด้านความร้อน แสง เสียง ไฟฟ้า แม่เหล็ก เคมี ชีววิทยา ฯลฯ สามารถ ตอบสนองความต้องการของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่และการก่อสร้างทางเศรษฐกิจ
มูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์ค่อนข้างสูง และการใช้งานก็กว้างขวางมาก ซึ่งแทบจะแทรกซึมอยู่ในทุกสาขาอาชีพ และตลาดจะยังคงขยายตัวต่อไปในอนาคต
วัตถุดิบของมันได้มาจากดินแร่หรือจากการสังเคราะห์ และปริมาณสำรองของมันนั้นอุดมสมบูรณ์มาก
การประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกใหม่
เซรามิกส์ขั้นสูงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่าง ๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ เช่น การป้องกันประเทศ อุตสาหกรรมเคมี โลหะวิทยา อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องจักร การบินและอวกาศ การแพทย์ชีวภาพ เนื่องจากโครงสร้างละเอียดเฉพาะและคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมาย เช่น ความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง , ต้านทานการสึกหรอ, ต้านทานการกัดกร่อน, ทนต่ออุณหภูมิสูง, การนำไฟฟ้า, ฉนวน, อำนาจแม่เหล็ก, การส่งผ่านแสง, เซมิคอนดักเตอร์, เพียโซอิเล็กทริก, อะคูสติกติก, ตัวนำยิ่งยวด และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เป็นตลาดการใช้งานเทอร์มินัลที่ใหญ่ที่สุดของอุตสาหกรรมเซรามิกขั้นสูงเซรามิกอิเล็กทรอนิกส์หมายถึงวัสดุเซรามิกที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น การติดตั้ง การตรึง การรองรับ การป้องกัน ฉนวน การแยก และการเชื่อมต่อส่วนประกอบวิทยุต่างๆในปัจจุบัน วัสดุและส่วนประกอบเซรามิกอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: เม็ดมีดเซรามิกใยแก้วนำแสง ฐานบรรจุภัณฑ์เซรามิก พื้นผิวเซรามิก เมทริกซ์เซรามิก บล็อกเทอร์มินัล ตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้นของชิป ฯลฯ วัสดุหลัก ได้แก่ ออกไซด์ ไนไตรด์ คาร์ไบด์ โบไรด์ ฯลฯ การพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้เกิดความท้าทายที่รุนแรงมากขึ้นต่อวัสดุเซรามิกอิเล็กทรอนิกส์ และสร้างโอกาสใหม่สำหรับการวิจัยและพัฒนาในสาขานี้
อุตสาหกรรมยานยนต์
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เซรามิกพิเศษและเซรามิกอัจฉริยะถูกนำมาใช้กับรถยนต์มากขึ้น ทำให้เกิดการปฏิวัติครั้งใหม่ในการแปรรูปและการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ในปัจจุบัน วัสดุเซรามิกที่ใช้ในรถยนต์ส่วนใหญ่ ได้แก่ เซรามิกซิลิกอนออกไซด์ เซรามิกคาร์ไบด์ซิลิคอน เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ เซรามิกอะลูมิเนียมออกไซด์ในอนาคต วัสดุเซรามิกชนิดพิเศษใหม่ๆ เช่น ลิเธียมออกไซด์จะถูกนำมาใช้ในการผลิตรถยนต์
ในปัจจุบัน ชิ้นส่วนหลักของเครื่องยนต์รถยนต์ เช่น ลูกสูบ ฝาสูบ วาล์ว ท่อไอเสีย เครื่องอัดควันแบบเทอร์ไบน์ เซ็นเซอร์ออกซิเจน และหัวเทียน ทำจากวัสดุเซรามิกขั้นสูง และเครื่องยนต์เซรามิกฉนวนกันความร้อนที่ปราศจากน้ำ ที่พัฒนา.
การประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกในเครื่องยนต์ยานยนต์
เซ็นเซอร์รถยนต์จำเป็นต้องเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ การสั่นสะเทือน การเร่งความเร็ว ความชื้น ก๊าซไอเสีย) เป็นเวลานาน และควรมีขนาดเล็กและเบา นำกลับมาใช้ใหม่ได้ดี ช่วงเอาต์พุตกว้าง ฯลฯ เซ็นเซอร์ทำจากเซรามิกที่มีความทนทานต่อความร้อน ต้านทานการกัดกร่อน ต้านทานการสึกหรอ และศักยภาพทางแม่เหล็กไฟฟ้าและออปติคอลที่ยอดเยี่ยม สามารถตอบสนองความต้องการข้างต้นได้อย่างเต็มที่
การประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกในเซ็นเซอร์ยานยนต์
นอกจากนี้เบรกเซรามิกยังทำขึ้นจากเบรกคาร์บอนไฟเบอร์ความแข็งของผิวสารประกอบคาร์บอนซิลิกอนนั้นใกล้เคียงกับเพชรโครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ในแผ่นดิสก์ทำให้มีความแข็งแรง ทนทานต่อแรงกระแทกและทนต่อการกัดกร่อน ทำให้แผ่นดิสก์มีความทนทานต่อการสึกหรอสูงโช้คอัพอัจฉริยะประสบความสำเร็จในการพัฒนาโดยใช้ประโยชน์จากผลเพียโซอิเล็กทริกในเชิงบวก, ผลเพียโซอิเล็กทริกแบบผกผัน และผลกระทบจากการจำกัดไฟฟ้าของเซรามิกที่ละเอียดอ่อนเนื่องจากใช้ส่วนประกอบเซรามิกที่มีความไวสูง จึงมีหน้าที่ในการระบุพื้นผิวถนนและสามารถปรับตัวเองได้ ซึ่งสามารถลดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากพื้นผิวถนนที่ขรุขระของรถได้
การบินและอวกาศ
วัสดุที่ใช้ในสาขาการบินและอวกาศส่วนใหญ่จะใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูงพิเศษและการแผ่รังสีที่รุนแรง ซึ่งต้องการวัสดุที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูง โมดูลัสจำเพาะสูง ทนทานต่ออุณหภูมิสูง ต้านทานการระเหย และลักษณะอื่นๆแม้ว่าขนาดตลาดของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศจะมีจำกัด แต่ข้อกำหนดที่สูงในด้านคุณสมบัติของวัสดุนั้นส่งเสริมระดับการพัฒนาและความก้าวหน้าทางเทคนิคของเซรามิกวิศวกรรมเป็นอย่างมาก
ผลิตภัณฑ์เซรามิกออปติก
เซรามิกใสเป็นเซรามิกที่แสงทะลุผ่านได้เซรามิกใสไม่เพียงแต่มีความโปร่งใสและคุณสมบัติทางแสงที่ดี แต่ยังรักษาความแข็งแรงสูง ต้านทานการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง ฉนวนไฟฟ้าที่ดี การนำความร้อนสูง และคุณสมบัติไดอิเล็กตริกที่ดีของเซรามิกโครงสร้างดังนั้นจึงมีการใช้มากขึ้นในเทคโนโลยีแสงใหม่ หน้าต่างสังเกตการณ์ภายใต้อุณหภูมิสูง ความดันสูง และสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน หน้าต่างตรวจจับอินฟราเรด แฟริ่งป้องกันขีปนาวุธ เกราะโปร่งใสทางทหาร และด้านอื่นๆ
สาขาชีวการแพทย์
เซรามิกชีวภาพหมายถึงวัสดุเซรามิกประเภทหนึ่งที่ใช้สำหรับการทำงานทางชีวภาพหรือทางสรีรวิทยาที่เฉพาะเจาะจง กล่าวคือ วัสดุเซรามิกที่ใช้โดยตรงกับร่างกายมนุษย์ หรือวัสดุทางชีวภาพ การแพทย์ ชีวเคมี และวัสดุอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับร่างกายมนุษย์โดยตรงเนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีและคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ที่เสถียร จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านศัลยกรรมกระดูก ทันตกรรม การทำศัลยกรรมพลาสติก ศัลยกรรมช่องปาก การผ่าตัดหัวใจและหลอดเลือด จักษุวิทยา และสาขาอื่นๆ
อุตสาหกรรมเคมี
วัสดุเซรามิกมีความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยมยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริกและด่างความเข้มข้นสูง พวกมันมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมต่อกรดอนินทรีย์ เกลือ และสารอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นเกือบทั้งหมดด้วยการกำเนิดของเซรามิกโครงสร้างและเซรามิกที่ใช้งาน ประสิทธิภาพของพวกเขาได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ลดความเปราะบางและเพิ่มความแข็งแรงวัสดุเซรามิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ปุ๋ย ยา อาหาร กระดาษ การกลั่น เส้นใยเคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆตัวอย่างเช่น วัสดุบุผิวทนกรดและพื้นทนกรดสำหรับอุปกรณ์ หอคอย เรือและท่อสำหรับการผลิต การจัดเก็บและการขนส่งสารกัดกร่อน ปั๊มเซรามิก วาล์ว และอุปกรณ์ป้องกันการกัดกร่อนอื่นๆ ยังสามารถใช้เป็นสารตัวเติมได้อีกด้วย
อุตสาหกรรมสิ่งทอ
การประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกในอุตสาหกรรมสิ่งทอส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นใน: ประการแรก ชิ้นส่วนสิ่งทอเซรามิกประการที่สองคือผ้าสิ่งทอเซรามิกชิ้นส่วนสิ่งทอเซรามิกมีคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอสูงและมีความเสถียรทางเคมีที่ดีติดตั้งบนชิ้นส่วนสำคัญของเครื่องจักรและอุปกรณ์สิ่งทอ ช่วยปรับปรุงความเร็วและคุณภาพของเส้นใยสังเคราะห์และเส้นด้ายอย่างมาก เช่น แผ่นขัดถู ที่กันจอนด้าย และตัวกั้นลวดนอกจากนี้ นักวิจัยยังใช้กระบวนการพิเศษในการผสมผงเซรามิกกับสิ่งทอเพื่อเตรียมผ้าที่มีคุณสมบัติหลากหลาย ส่งเสริมการประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกในอุตสาหกรรมสิ่งทอ
เขตทหาร
เซรามิกพิเศษในการใช้งานทางทหารส่วนใหญ่หมายถึงอะลูมินาและโบรอนคาร์ไบด์ในกองทัพสมัยใหม่ ไม่ว่าอาวุธสมัยใหม่ของทะเล ทางบก ทางอากาศ หรืออาวุธอื่นๆ จะมีส่วนประกอบที่ทำจากเซรามิกชนิดพิเศษตัวอย่างเช่น เซรามิก B4C สามารถใช้เป็นเกราะกันกระสุนสำหรับเครื่องบิน ยานพาหนะ และบุคลากรซับใน B4C ที่ทำจากเส้นใยสัดส่วนและวัสดุผสม B4C สามารถป้องกันการเจาะเกราะของขีปนาวุธลำกล้องขนาดเล็กได้นอกจากนี้ กระเบื้องฉนวนความร้อนเซรามิกที่ผนังด้านนอกของยานอวกาศยังเป็นวัสดุผสมใยแก้วซึ่งมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น น้ำหนักเบา ทนความร้อน ทนต่อแรงกระแทก การนำความร้อนต่ำ และเป็นวัสดุฉนวนความร้อนทางทหารในอุดมคติ
เซรามิกพิเศษยังใช้ในระบบควบคุมขีปนาวุธเรดาร์นิวแมติกถูกเพิ่มเข้าไปในเสาอากาศเรดาร์เพื่อประสานการทำงานของระบบกลไก ความร้อนและไฟฟ้า และรับประกันการทำงานตามปกติของขีปนาวุธนอกจากนี้ยังมีวัสดุอุณหภูมิสูงพิเศษที่จำเป็นสำหรับจรวด ซึ่งหลายชิ้นทำจากโลหะเซรามิกด้วย
วัสดุเซรามิกใหม่ไม่ได้เป็นเพียงวัสดุพื้นฐานสำหรับการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังเป็นเงื่อนไขวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสร้างและพัฒนาอุตสาหกรรมเทคโนโลยีใหม่ เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม ประหยัดพลังงาน ปกป้องสิ่งแวดล้อม และปรับปรุงขีดความสามารถในการแข่งขันระหว่างประเทศของจีน
ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีใหม่จะนำมาซึ่งข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับประสิทธิภาพของวัสดุเซรามิกใหม่เราต้องก้าวไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง ปรับปรุงเทคโนโลยีการเตรียมวัสดุเซรามิกใหม่ และคิดค้นระบบวัสดุใหม่ๆ เพื่อมีส่วนร่วมมากขึ้นเพื่อความก้าวหน้าของสังคมมนุษย์
เวลาโพสต์: 29 พ.ย.-2565