Application de l'alumine α dans de nouveauxcéramiques d'alumine
Bien qu'il existe de nombreuses variétés de nouveaux matériaux céramiques, on peut les classer en trois grandes catégories selon leurs fonctions et leurs applications : les céramiques fonctionnelles (également appelées céramiques électroniques), les céramiques structurales (également appelées céramiques techniques) et les biocéramiques. Selon la composition des matières premières utilisées, on distingue les céramiques d'oxyde, les céramiques de nitrure, les céramiques de borure, les céramiques de carbure et les céramiques métalliques. Parmi celles-ci, les céramiques d'alumine sont particulièrement importantes ; leur matière première est la poudre d'alumine α de différentes granulométries.
L'alumine α est largement utilisée dans la production de divers nouveaux matériaux céramiques grâce à sa haute résistance, sa dureté élevée, sa résistance aux hautes températures, sa résistance à l'usure et d'autres excellentes propriétés. Elle sert non seulement de matière première en poudre pour les céramiques d'alumine de pointe, telles que les substrats de circuits intégrés, les pierres précieuses artificielles, les outils de coupe, les os artificiels, etc., mais peut également être utilisée comme support de phosphore, matériau réfractaire avancé, matériau de broyage spécial, etc. Avec le développement des sciences et des technologies modernes, le champ d'application de l'alumine α s'étend rapidement, la demande du marché augmente et ses perspectives sont très prometteuses.
Application de l'alumine α dans les céramiques fonctionnelles
Céramiques fonctionnellesOn parle de céramiques avancées qui exploitent leurs propriétés électriques, magnétiques, acoustiques, optiques, thermiques et autres, ou leurs effets de couplage, pour remplir une fonction spécifique. Dotées de multiples propriétés électriques telles que l'isolation, la diélectricité, la piézoélectricité, la thermoélectricité, les semi-conducteurs, la conductivité ionique et la supraconductivité, elles offrent de nombreuses fonctions et des applications extrêmement variées. Actuellement, les principales céramiques largement utilisées sont les céramiques isolantes pour substrats et boîtiers de circuits intégrés, les céramiques isolantes pour bougies d'allumage automobiles, les céramiques diélectriques pour condensateurs, couramment utilisées dans les téléviseurs et les magnétoscopes, les céramiques piézoélectriques à usages multiples et les céramiques sensibles pour divers capteurs. Elles sont également utilisées dans les tubes électroluminescents des lampes à sodium haute pression.
1. Céramiques isolantes pour bougies d'allumage
Les bougies d'allumage en céramique isolante représentent actuellement la principale application de la céramique dans les moteurs. Grâce à ses excellentes propriétés d'isolation électrique, sa haute résistance mécanique, sa résistance à la pression et aux chocs thermiques, l'alumine est largement utilisée dans le monde entier pour la fabrication de bougies d'allumage. L'alumine α utilisée pour les bougies d'allumage doit se présenter sous forme de micropoudres ordinaires à faible teneur en sodium, avec une teneur en oxyde de sodium ≤ 0,05 % et une granulométrie moyenne de 325 mesh.
2. Substrats de circuits intégrés et matériaux d'encapsulation
Les céramiques utilisées comme matériaux de substrat et d'encapsulation présentent des avantages par rapport aux plastiques : résistance d'isolation élevée, résistance élevée à la corrosion chimique, étanchéité élevée, protection contre la pénétration d'humidité, absence de réactivité et absence de pollution du silicium semi-conducteur ultra-pur. Les propriétés de l'alumine α requises pour les substrats de circuits intégrés et les matériaux d'encapsulation sont les suivantes : coefficient de dilatation thermique de 7,0 × 10⁻⁶ / °C, conductivité thermique de 20 à 30 W/K·m (à température ambiante), constante diélectrique de 9 à 12 (1 MHz), pertes diélectriques de 3 à 10⁻⁴ (1 MHz) et résistivité volumique supérieure à 10¹²-10¹⁴ Ω·cm (à température ambiante).
Avec les hautes performances et le haut niveau d'intégration des circuits intégrés, des exigences plus strictes sont imposées aux substrats et aux matériaux d'encapsulation :
À mesure que la génération de chaleur de la puce augmente, une conductivité thermique plus élevée est nécessaire.
La vitesse élevée de l'élément de calcul requiert une faible constante diélectrique.
Le coefficient de dilatation thermique doit être proche de celui du silicium. Ceci impose des exigences plus élevées à l'alumine α, c'est-à-dire qu'elle évolue vers une pureté et une finesse élevées.
3. Lampe électroluminescente à sodium haute pression
Céramiques finesFabriquées à partir d'alumine ultrafine de haute pureté, ces céramiques présentent une excellente résistance aux hautes températures et à la corrosion, ainsi que de bonnes propriétés d'isolation et une grande robustesse. Elles constituent un matériau optique céramique de premier choix. Les céramiques polycristallines transparentes, composées d'alumine de haute pureté additionnée de faibles quantités d'oxyde de magnésium, d'oxyde d'iridium ou d'oxyde d'iridium, et obtenues par frittage sous atmosphère contrôlée et frittage à chaud, résistent à la corrosion par la vapeur de sodium à haute température et peuvent être utilisées dans la fabrication de lampes à sodium haute pression à haut rendement lumineux.
Application de l'alumine α dans les céramiques structurales
En tant que matériaux biomédicaux inorganiques, les matériaux biocéramiques ne présentent aucun effet secondaire toxique, contrairement aux métaux et aux polymères. Ils offrent une bonne biocompatibilité et une résistance à la corrosion avec les tissus biologiques, ce qui explique leur intérêt croissant. La recherche et les applications cliniques des matériaux biocéramiques ont évolué, passant du remplacement et du comblement temporaires à l'implantation permanente et stable, et des matériaux bio-inertes aux matériaux bio-actifs et aux matériaux composites multiphasiques.
Ces dernières années, les matériaux poreuxcéramiques d'alumineLes céramiques d'alumine poreuses sont utilisées pour fabriquer des articulations squelettiques artificielles, des prothèses de genou, des têtes fémorales artificielles, d'autres os artificiels, des racines dentaires artificielles, des vis de fixation osseuse et pour la réparation de la cornée, grâce à leur résistance à la corrosion chimique, à l'usure, à une bonne stabilité à haute température et à leurs propriétés thermoélectriques. La méthode de contrôle de la taille des pores lors de la préparation de ces céramiques consiste à mélanger des particules d'alumine de différentes tailles, à les imprégner de mousse, puis à les sécher par atomisation. L'anodisation des plaques d'aluminium permet également de produire des pores microporeux directionnels de type canal à l'échelle nanométrique.