नवीन मध्ये α-ॲल्युमिनाचा वापरॲल्युमिना सिरॅमिक्स
जरी नवीन सिरॅमिक पदार्थांचे अनेक प्रकार असले तरी, त्यांच्या कार्यांनुसार आणि उपयोगांनुसार त्यांचे ढोबळमानाने तीन श्रेणींमध्ये वर्गीकरण करता येते: कार्यात्मक सिरॅमिक्स (ज्यांना इलेक्ट्रॉनिक सिरॅमिक्स असेही म्हणतात), संरचनात्मक सिरॅमिक्स (ज्यांना अभियांत्रिकी सिरॅमिक्स असेही म्हणतात) आणि बायो-सिरॅमिक्स. वापरल्या जाणाऱ्या विविध कच्च्या मालाच्या घटकांनुसार, त्यांचे ऑक्साइड सिरॅमिक्स, नायट्राइड सिरॅमिक्स, बोराइड सिरॅमिक्स, कार्बाइड सिरॅमिक्स आणि मेटल सिरॅमिक्समध्ये वर्गीकरण करता येते. त्यांपैकी, ॲल्युमिना सिरॅमिक्स खूप महत्त्वाचे आहे आणि त्याचा कच्चा माल विविध वैशिष्ट्यांची α-ॲल्युमिना पावडर आहे.
अल्फा-ॲल्युमिना त्याच्या उच्च सामर्थ्य, उच्च कठीणता, उच्च तापमान प्रतिरोध, झीज प्रतिरोध आणि इतर उत्कृष्ट गुणधर्मांमुळे विविध नवीन सिरॅमिक सामग्रीच्या उत्पादनात मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो. तो केवळ इंटिग्रेटेड सर्किट सबस्ट्रेट्स, कृत्रिम रत्ने, कटिंग टूल्स, कृत्रिम हाडे इत्यादींसारख्या प्रगत ॲल्युमिना सिरॅमिक्ससाठी पावडर स्वरूपातील कच्चा माल नाही, तर त्याचा उपयोग फॉस्फर वाहक, प्रगत रिफ्रॅक्टरी मटेरियल्स, विशेष ग्राइंडिंग मटेरियल्स इत्यादींमध्येही केला जाऊ शकतो. आधुनिक विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासाबरोबर, अल्फा-ॲल्युमिनाच्या वापराचे क्षेत्र वेगाने विस्तारत आहे, बाजारातील मागणीही वाढत आहे आणि त्याच्या भविष्याच्या शक्यता खूप व्यापक आहेत.
कार्यात्मक सिरॅमिक्समध्ये α-ॲल्युमिनाचा वापर
कार्यात्मक सिरॅमिक्सप्रगत सिरॅमिक्स म्हणजे अशा सिरॅमिक्स, जे विशिष्ट कार्य साध्य करण्यासाठी त्यांचे विद्युत, चुंबकीय, ध्वनिक, ऑप्टिकल, औष्णिक आणि इतर गुणधर्म किंवा त्यांच्या कपलिंग परिणामांचा वापर करतात. त्यांच्यामध्ये इन्सुलेशन, डायइलेक्ट्रिक, पिझोइलेक्ट्रिक, थर्मोइलेक्ट्रिक, सेमीकंडक्टर, आयन चालकता आणि सुपरकंडक्टिव्हिटी यांसारखे अनेक विद्युत गुणधर्म असतात, त्यामुळे त्यांची अनेक कार्ये आणि अत्यंत व्यापक उपयोग आहेत. सध्या, मोठ्या प्रमाणावर व्यावहारिक वापरात आणलेले मुख्य प्रकार म्हणजे इंटिग्रेटेड सर्किट सबस्ट्रेट्स आणि पॅकेजिंगसाठी इन्सुलेटिंग सिरॅमिक्स, ऑटोमोटिव्ह स्पार्क प्लग इन्सुलेटिंग सिरॅमिक्स, टेलिव्हिजन आणि व्हिडिओ रेकॉर्डरमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे कपॅसिटर डायइलेक्ट्रिक सिरॅमिक्स, अनेक उपयोग असलेले पिझोइलेक्ट्रिक सिरॅमिक्स आणि विविध सेन्सर्ससाठी संवेदनशील सिरॅमिक्स. याव्यतिरिक्त, त्यांचा उपयोग उच्च-दाब सोडियम लॅम्पच्या प्रकाश-उत्सर्जक ट्यूबसाठी देखील केला जातो.
१. स्पार्क प्लग इन्सुलेटिंग सिरेमिक्स
सध्या इंजिनमध्ये सिरॅमिक्सचा सर्वात मोठा वापर स्पार्क प्लग इन्सुलेटिंग सिरॅमिक्समध्येच होतो. ॲल्युमिनामध्ये उत्कृष्ट विद्युतरोधकता, उच्च यांत्रिक शक्ती, उच्च दाब प्रतिरोध आणि औष्णिक धक्क्याला प्रतिकार करण्याची क्षमता असल्यामुळे, ॲल्युमिना इन्सुलेटिंग स्पार्क प्लगचा जगभरात मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. स्पार्क प्लगसाठी लागणाऱ्या α-ॲल्युमिनासाठीची आवश्यकता म्हणजे सामान्य कमी-सोडियम α-ॲल्युमिना मायक्रोपावडर, ज्यामध्ये सोडियम ऑक्साईडचे प्रमाण ≤०.०५% आणि कणांचा सरासरी आकार ३२५ मेश असतो.
२. एकात्मिक सर्किट सबस्ट्रेट्स आणि पॅकेजिंग साहित्य
सबस्ट्रेट मटेरियल आणि पॅकेजिंग मटेरियल म्हणून वापरले जाणारे सिरॅमिक्स खालील बाबींमध्ये प्लॅस्टिकपेक्षा श्रेष्ठ आहेत: उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध, उच्च रासायनिक क्षरण प्रतिरोध, उच्च सीलिंग, ओलावा प्रवेश प्रतिबंध, कोणतीही प्रतिक्रिया न होणे आणि अति-शुद्ध सेमीकंडक्टर सिलिकॉनला कोणतेही प्रदूषण न होणे. इंटिग्रेटेड सर्किट सबस्ट्रेट्स आणि पॅकेजिंग मटेरियलसाठी आवश्यक असलेले α-ॲल्युमिनाचे गुणधर्म खालीलप्रमाणे आहेत: औष्णिक प्रसरण गुणांक 7.0×10-6/℃, औष्णिक वाहकता 20-30W/K·m (सामान्य तापमान), डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 9-12 (IMHz), डायलेक्ट्रिक हानी 3~10-4 (IMHz), व्हॉल्यूम रेझिस्टिव्हिटी >1012-1014Ω·cm (सामान्य तापमान).
एकात्मिक सर्किट्सच्या उच्च कार्यक्षमतेमुळे आणि उच्च एकात्मतेमुळे, सबस्ट्रेट्स आणि पॅकेजिंग सामग्रीसाठी अधिक कठोर आवश्यकता पुढे ठेवल्या जातात:
चिपची उष्णता निर्मिती जसजशी वाढते, तसतशी जास्त औष्णिक वाहकता आवश्यक असते.
संगणकीय घटकाच्या उच्च गतीमुळे, कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरांक आवश्यक असतो.
औष्णिक प्रसरण गुणांक सिलिकॉनच्या जवळपास असणे आवश्यक आहे. यामुळे α-ॲल्युमिनावर उच्च अपेक्षा येतात, म्हणजेच त्याचा विकास उच्च शुद्धता आणि सूक्ष्मतेच्या दिशेने होतो.
३. उच्च-दाब सोडियम प्रकाश-उत्सर्जक दिवा
उत्कृष्ट सिरॅमिक्सउच्च-शुद्धतेच्या अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनापासून कच्चा माल म्हणून बनवलेल्या पदार्थांमध्ये उच्च तापमान प्रतिरोध, क्षरण प्रतिरोध, उत्तम उष्णतारोधन, उच्च सामर्थ्य इत्यादी वैशिष्ट्ये असून, ते एक उत्कृष्ट ऑप्टिकल सिरेमिक मटेरियल आहे. उच्च-शुद्धतेच्या ॲल्युमिनामध्ये अल्प प्रमाणात मॅग्नेशियम ऑक्साईड, इरिडियम ऑक्साईड किंवा इरिडियम ऑक्साईड ॲडिटिव्ह्ज मिसळून, वातावरणीय सिंटरिंग आणि हॉट प्रेसिंग सिंटरिंगद्वारे बनवलेले पारदर्शक पॉलिक्रिस्टलाइन, उच्च-तापमानाच्या सोडियम बाष्पाचा क्षरण प्रतिरोध करू शकते आणि उच्च प्रकाश कार्यक्षमतेसह उच्च-दाब सोडियम प्रकाश-उत्सर्जक दिवे म्हणून वापरले जाऊ शकते.
संरचनात्मक सिरॅमिक्समध्ये अल्फा-ॲल्युमिनाचा वापर
अकार्बनी जैववैद्यकीय सामग्री म्हणून, बायोसेरॅमिक सामग्रीचे धातू आणि पॉलिमर सामग्रीच्या तुलनेत कोणतेही विषारी दुष्परिणाम नसतात, आणि जैविक ऊतींसोबत त्यांची चांगली जैवसुसंगतता व क्षरण-प्रतिरोधकता असते. लोकांकडून त्यांना अधिकाधिक महत्त्व दिले जात आहे. बायोसेरॅमिक सामग्रीचे संशोधन आणि नैदानिक उपयोग हे अल्पकालीन प्रतिस्थापन आणि भरणापासून ते कायमस्वरूपी आणि पक्के रोपण करण्यापर्यंत, आणि जैविकदृष्ट्या निष्क्रिय सामग्रीपासून ते जैविकदृष्ट्या सक्रिय सामग्री आणि बहु-अवस्था संमिश्र सामग्रीपर्यंत विकसित झाले आहेत.
अलिकडच्या वर्षांत, सच्छिद्रॲल्युमिना सिरॅमिक्सत्यांच्या रासायनिक क्षरण प्रतिरोध, झीज प्रतिरोध, उत्तम उच्च तापमान स्थिरता आणि थर्मोइलेक्ट्रिक गुणधर्मांमुळे, त्यांचा उपयोग कृत्रिम सांगाड्याचे सांधे, कृत्रिम गुडघ्याचे सांधे, कृत्रिम मांडीच्या हाडाचे शीर्ष, इतर कृत्रिम हाडे, कृत्रिम दातांची मुळे, हाड स्थिर करणारे स्क्रू आणि बुबुळाच्या दुरुस्तीसाठी केला जातो. सच्छिद्र ॲल्युमिना सिरॅमिक्सच्या निर्मितीदरम्यान छिद्रांचा आकार नियंत्रित करण्याची पद्धत म्हणजे वेगवेगळ्या आकाराचे ॲल्युमिनाचे कण मिसळणे, फोम इम्प्रेग्नेट करणे आणि कणांना स्प्रे ड्राय करणे. दिशात्मक नॅनो-स्केल सूक्ष्मसच्छिद्र चॅनल-प्रकारची छिद्रे तयार करण्यासाठी ॲल्युमिनियम प्लेट्सचे ॲनोडायझेशन देखील केले जाऊ शकते.