Hochleistungskeramiken zeichnen sich durch viele herausragende Eigenschaften aus. Sie haben mechanische, akustische, optische, thermische, elektrische und biologische Eigenschaften. Sie werden in High-End-Technologiebereichen wie der Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Biomedizin eingesetzt. Sie werden auch in der modernen Fertigung verwendet. Es gibt viele Arten von Hochleistungskeramiken. Jede Art hat ihre eigenen Merkmale. Beispielsweise ist Aluminiumoxidkeramik oxidationsbeständig. Siliziumnitridkeramik ist stark und widersteht elektrischer Korrosion. Zirkoniumoxidkeramik ist robust und biokompatibel.
Hochreines Aluminiumoxid
Hochreines Aluminiumoxid (4N und höher) hat viele Vorteile. Es ist sehr rein, hart und stark. Es widersteht hohen Temperaturen und Verschleiß. Es hat auch eine gute Isolierung und ist stabil chemisch Eigenschaften. Seine Schrumpfung bei hohen Temperaturen ist moderat. Es hat eine gute Sinterleistung. Seine Eigenschaften sind besser als die von normalem Aluminiumoxidpulver. Sie sind optisch, elektrisch, magnetisch, thermisch und mechanisch. Es ist ein erstklassiges, hochwertiges Material. Es wird in der modernen chemischen Industrie häufig verwendet. Hochreines Aluminiumoxid ist ein erstklassiges Hochleistungs-Aluminiumoxidprodukt. Es wird häufig in Hightech-Industrien verwendet. Dazu gehören fluoreszierende Materialien, transparente Keramik, elektronische Geräte, neue Energie, katalytische Materialien und die Luft- und Raumfahrt.
Transparente Keramiken aus hochreinem Aluminiumoxid haben eine gute Lichtdurchlässigkeit. Sie übertreffen auch opake Keramiken in Bezug auf mechanische, optische, thermische und elektrische Eigenschaften. Aluminiumoxidkeramiksubstrate werden in der heutigen Elektronik am häufigsten verwendet. Sie sind das Grundmaterial für integrierte Schaltkreischips. Hochreines Aluminiumoxid, das in Keramiksubstraten verwendet wird, hat High-End-Anwendungen. Dazu gehören Präzisionskomponenten für Halbleitergeräte. An solche Keramiken werden strengere Leistungsanforderungen gestellt als an allgemeine Feinkeramiken.
Der Schleifanteil der Polierflüssigkeit ist entscheidend. Hochreines Aluminiumoxid ist dafür ideal. Mit dem Aufstieg der Siliziumkarbid-Halbleiterindustrie müssen wir jetzt hochreines ultrafeines Aluminiumoxid zum Polieren von Halbleitern verwenden.
Bomu-Stein
Böhmit enthält ein Kristallwasser. Seine Formel lautet γ-Al2O3·H2O oder γ-AlOOH. Es ist eine Art Tonerdehydrat.
Seine große Oberfläche und große Porosität machen es zu einem wichtigen Rohstoff für schnelle, effiziente und wiederverwendbare Adsorbentien. Es behält seine Form nach einem Phasenwechsel. Seine Biokompatibilität macht es in der Orthopädie und Zahnmedizin nützlich. Es glänzt in der Biomedizin. Seine einzigartige Flammhemmung, gute Füllfähigkeit und Leckagefestigkeit machen es zu einem weit verbreiteten Material für leistungsstarke, ultradünne kupferkaschierte Laminate. Seine stabile rhombische Struktur und die hohe Dichte der Hydroxylgruppen auf der Oberfläche ermöglichen die Modifikation durch verschiedene funktionelle Gruppen. Es ist ein Rohstoff für die Herstellung teurer unterstützter Katalysatoren und Reagenzien.
Aluminiumnitrid
Da elektronische Chips immer schneller und kleiner werden, ist ihre Wärmeabgabe stark gestiegen. Daher sind die richtige Verpackung und eine bessere Wärmeableitung heute Engpässe bei der Entwicklung von Leistungsgeräten. Keramikmaterialien haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Hitzebeständigkeit. Sie sind außerdem hochfest und isolieren gut. Sie entsprechen den thermischen Eigenschaften von Chipmaterialien. Daher sind sie ideal für Verpackungssubstrate für Leistungsgeräte.
Unter ihnen ist Aluminiumnitrid das Keramikmaterial mit der besten Wärmeleitfähigkeit. Seine theoretische Wärmeleitfähigkeit kann 320 W/(m·K) erreichen. Handelsübliche Produkte haben eine Wärmeleitfähigkeit von 180 W bis 260 W/(m·K). Dadurch eignet es sich für leistungsstarke, bleireiche und großformatige Chip-Verpackungssubstrate. Neben der hohen Wärmeleitfähigkeit gehören zu seinen hervorragenden Eigenschaften auch:
(1) Der Wärmeausdehnungskoeffizient (4,3×10-6/℃) entspricht dem von Halbleitersiliziummaterialien ((3,5~4,0)×10-6/℃).
(2) Gute mechanische Eigenschaften, besser als bei BeO-Keramik und nahe an denen von Aluminiumoxid;
(3) Hervorragende elektrische Eigenschaften mit extrem hohem Isolationswiderstand und geringem dielektrischen Verlust;
(4) Durch mehrschichtige Verdrahtung kann eine hohe Packungsdichte und Miniaturisierung erreicht werden.
(5) Ungiftig und umweltfreundlich.
Siliziumnitrid
Siliziumnitrid wird derzeit hauptsächlich als keramischer Werkstoff verwendet. Siliziumnitridkeramiken sind in der Industrie, insbesondere in Hightech-Bereichen, unverzichtbar. Zum Beispiel:
Von diesen sind Lagerkugeln die am häufigsten verwendeten Siliziumnitridkeramikprodukte. Ihre jährliche Produktion beträgt 301 Tonnen Hochleistungssiliziumnitridprodukte weltweit. Lagerkugeln aus Siliziumnitridkeramik sind besser als Stahlkugeln. Sie sind leichter, können hohen Temperaturen standhalten, sind selbstschmierend und korrosionsbeständig. Ihr Ermüdungsversagen ist das gleiche wie bei Stahlkugeln. Lagerkugeln aus Siliziumnitridkeramik haben daher viele Verwendungsmöglichkeiten. Sie werden in Präzisionslagern für Werkzeugmaschinen, Autos und Windturbinen verwendet. Sie werden auch in hochtemperaturbeständigen, korrosionsbeständigen petrochemischen Lagern verwendet.
Sphärisches Aluminiumoxid
Von den vielen wärmeleitenden Pulvern ist sphärisches Aluminiumoxid das beliebteste in High-End-Anwendungen. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit, sein hoher Füllfaktor, sein guter Fluss und seine niedrigen Kosten machen es ideal. Es verfügt über einen ausgereiften Produktionsprozess und viele Spezifikationen.
Außerdem können sphärische Pulver Produkte erheblich verbessern. Ihre regelmäßige Form, hohe Dichte und gute Fließfähigkeit sind entscheidend. Sphärische Al2O3-Pulver haben eine Wärmeleitfähigkeit. Sie werden auch in Keramiken und Katalysatorträgern verwendet. Sie werden in diesen Bereichen umfassend untersucht.
Bariumtitanat
Bariumtitanat (BaTiO3) ist eine Perowskitstruktur vom Typ ABO3. Seit dem 20. Jahrhundert haben Bariumtitanatkeramiken hervorragende dielektrische Eigenschaften. Daher werden sie als dielektrisches Material für Kondensatoren verwendet. Es ist ein weit verbreitetes elektronisches Keramikpulver. Es ist auch das Matrixmaterial zur Herstellung elektronischer Komponenten. Daher wird es als „Säule der elektronischen Keramikindustrie“ bezeichnet.
Nanokomposit Zirkonoxid
Nanokomposit-Zirkonoxid ist eine Art Zirkonoxid. Ein Stabilisator kann dafür sorgen, dass es bei Raumtemperatur eine tetragonale oder kubische Phase behält. Die Stabilisatoren sind hauptsächlich Seltenerdoxide und Erdalkalimetalloxide. Zu den ersteren gehören Y2O3 und CeO2. Zu den letzteren gehören CaO und MgO.
Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie entstehen neue Spezialinstrumente und -geräte. Sie müssen hohe Anforderungen an Materialien und Komponentenfunktionen erfüllen. Die Nachfrage nach nanokompositen Zirkonoxidmaterialien wächst rasant. Ihre Produkte sind robust, hitzebeständig, verschleißfest, korrosionsbeständig und optisch besonders. Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid ist das am häufigsten verwendete und repräsentativste nanokomposite Zirkonoxid.
Es hat eine hohe Sauerstoffionenleitfähigkeit und gute mechanische Eigenschaften. Es widersteht Oxidation und Korrosion. Es hat einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Es ist stabil und oxidationsbeständig.
Es wird häufig in Struktur- und Funktionsmaterialien verwendet, beispielsweise in Sauerstoffsensoren, Pumpen, Festbrennstoffzellen, ferroelektrischer Keramik und Beschichtungen für Flugzeugtriebwerke.
Hochreines Siliziumkarbid
Siliziumkarbid-Materialien lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Keramik und Einkristalle. Als keramisches Material ist seine Reinheit bei allgemeinen Anwendungen nicht sehr wichtig. In besonderen Fällen muss sie jedoch hoch sein. Beispielsweise wird es als Präzisionskomponente in Halbleitergeräten wie Lithographiemaschinen verwendet. Dadurch soll die Reinheit von Siliziumwafern nicht beeinträchtigt werden.
Aufgrund der Eigenschaften von SiC ist es jedoch schwierig, Einkristalle zu züchten. Dies liegt hauptsächlich daran, dass bei Normaldruck keine flüssige Phase mit einem Si:C-Verhältnis von 1:1 vorhanden ist. Mit den ausgereiften Methoden der herkömmlichen Halbleiterindustrie ist das Züchten nicht möglich. Zu diesen Methoden gehören das Direktziehen und das Falltiegelverfahren. Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler hart daran gearbeitet, Wege zu finden, um hochwertige, große und kostengünstige SiC-Kristalle herzustellen. Die beliebteren Methoden sind PVT, das Flüssigphasenverfahren, und die chemische Dampfphasenabscheidung bei hohen Temperaturen.