α-alumiiniumoksiidi kasutamine uutesalumiiniumoksiidkeraamika
Kuigi uusi keraamilisi materjale on palju erinevaid, saab need vastavalt nende funktsioonidele ja kasutusaladele laias laastus jagada kolme kategooriasse: funktsionaalkeraamika (tuntud ka kui elektrooniline keraamika), struktuurkeraamika (tuntud ka kui insenerkeraamika) ja biokeraamika. Kasutatavate toorainete komponentide järgi saab need jagada oksiidkeraamikaks, nitriidkeraamikaks, boriidkeraamikaks, karbiidkeraamikaks ja metallkeraamikaks. Nende hulgas on väga oluline alumiiniumoksiidkeraamika, mille tooraineks on erineva spetsifikatsiooniga α-alumiiniumoksiidi pulber.
Tänu oma suurele tugevusele, kõvadusele, kõrgele temperatuuritaluvusele, kulumiskindlusele ja muudele suurepärastele omadustele kasutatakse α-alumiiniumoksiidi laialdaselt mitmesuguste uute keraamiliste materjalide tootmisel. See ei ole mitte ainult pulberne tooraine täiustatud alumiiniumoksiidkeraamikale, nagu integraallülituste aluspinnad, tehiskivimid, lõikeriistad, tehisluud jne, vaid seda saab kasutada ka fosforikandjana, täiustatud tulekindlates materjalides, spetsiaalsetes lihvimismaterjalides jne. Tänapäeva teaduse ja tehnoloogia arenguga laieneb α-alumiiniumoksiidi rakendusvaldkond kiiresti ning turunõudlus suureneb ja selle väljavaated on väga laiad.
α-alumiiniumoksiidi kasutamine funktsionaalses keraamikas
Funktsionaalne keraamikaViidatakse täiustatud keraamikale, mis kasutab oma elektrilisi, magnetilisi, akustilisi, optilisi, termilisi ja muid omadusi või sidestusefekte teatud funktsiooni saavutamiseks. Neil on mitu elektrilist omadust, nagu isolatsioon, dielektriline, piesoelektriline, termoelektriline, pooljuhtiv, ioonjuhtivus ja ülijuhtivus, seega on neil palju funktsioone ja äärmiselt laialdased rakendused. Praegu on peamised, mida on laialdaselt praktikas kasutatud, integraallülituste substraatide ja pakendite isoleeriv keraamika, autotööstuse süüteküünalde isoleeriv keraamika, telerites ja videomagnetofonides laialdaselt kasutatav kondensaatorite dielektriline keraamika, mitmeotstarbeline piesoelektriline keraamika ja tundlik keraamika erinevate andurite jaoks. Lisaks kasutatakse neid ka kõrgsurve naatriumlampide valgustorudes.
1. Süüteküünla isoleeriv keraamika
Süüteküünalde isoleeriv keraamika on praegu ainus suurim keraamika rakendusala mootorites. Kuna alumiiniumoksiidil on suurepärane elektriisolatsioon, kõrge mehaaniline tugevus, kõrge rõhutaluvus ja termiline löögikindlus, kasutatakse alumiiniumoksiidi isoleerivaid süüteküünlaid maailmas laialdaselt. Süüteküünalde α-alumiiniumoksiidi nõuded on tavalised madala naatriumisisaldusega α-alumiiniumoksiidi mikropulbrid, milles naatriumoksiidi sisaldus on ≤0,05% ja keskmine osakeste suurus on 325 mešši.
2. Integraallülituse aluspinnad ja pakkematerjalid
Substraadimaterjalide ja pakkematerjalidena kasutatav keraamika on plastist parem järgmistes aspektides: kõrge isolatsioonitakistus, kõrge keemilise korrosioonikindlus, hea tihendus, niiskuse läbitungimise vältimine, reaktsioonivõime puudumine ja saaste puudumine ülipuhta pooljuhträni suhtes. Integraallülituste substraatide ja pakkematerjalide jaoks vajalikud α-alumiiniumoksiidi omadused on: soojuspaisumistegur 7,0 × 10⁻⁶/℃, soojusjuhtivus 20–30 W/K·m (toatemperatuuril), dielektriline konstant 9–12 (IMHz), dielektriline kadu 3–10⁻⁴ (IMHz), mahutakistus >10⁻⁶–10⁻⁴ Ω·cm (toatemperatuuril).
Integraallülituste suure jõudluse ja kõrge integreerituse tõttu esitatakse aluspindadele ja pakkematerjalidele rangemad nõuded:
Kiibi soojuse tekke suurenedes on vaja suuremat soojusjuhtivust.
Arvutuselemendi suure kiiruse tõttu on vaja madalat dielektrilist konstanti.
Soojuspaisumistegur peab olema lähedane räni omale. See seab α-alumiiniumoksiidile kõrgemad nõuded, st see areneb suure puhtuse ja peenuse suunas.
3. Kõrgrõhu naatriumlamp
PeenkeraamikaKõrge puhtusastmega ülipeenest alumiiniumoksiidist toorainena valmistatud materjalil on kõrge temperatuurikindlus, korrosioonikindlus, hea isolatsioon, kõrge tugevus jne, mis on suurepärane optiline keraamiline materjal. Läbipaistev polükristalliline materjal, mis on valmistatud kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiidist koos väikese koguse magneesiumoksiidi, iriidiumoksiidi või iriidiumoksiidi lisanditega ning mis on valmistatud atmosfääri paagutamise ja kuumpressimise teel, talub kõrge temperatuuriga naatriumiauru korrosiooni ja seda saab kasutada suure valgustugevusega kõrgsurve naatriumlampidena.
α-alumiiniumoksiidi kasutamine struktuurkeraamikas
Anorgaaniliste biomeditsiiniliste materjalidena ei ole biokeraamilistel materjalidel võrreldes metallmaterjalide ja polümeermaterjalidega toksilisi kõrvalmõjusid ning neil on hea biosobivus ja korrosioonikindlus bioloogiliste kudedega. Inimesed on neid üha enam hinnanud. Biokeraamiliste materjalide uurimine ja kliiniline rakendamine on arenenud lühiajalisest asendamisest ja täitmisest kuni püsiva ja kindla implanteerimiseni ning bioloogiliselt inertsetest materjalidest bioloogiliselt aktiivsete materjalide ja mitmefaasiliste komposiitmaterjalideni.
Viimastel aastatel on poornealumiiniumoksiidkeraamikaon neid kasutatud tehislike skeletiliigeste, tehislike põlveliigeste, tehislike reieluupeade, muude tehisluude, tehishambajuurte, luukinnituskruvide ja sarvkesta parandamise valmistamiseks tänu nende keemilisele korrosioonikindlusele, kulumiskindlusele, heale kõrge temperatuuri stabiilsusele ja termoelektrilistele omadustele. Poorse alumiiniumoksiidkeraamika valmistamise ajal pooride suuruse kontrollimise meetod on erineva suurusega alumiiniumoksiidi osakeste segamine, vahuga immutamine ja osakeste pihustuskuivatamine. Alumiiniumplaate saab ka anodeerida, et saada suunatud nanoskaala mikropoorseid kanalitüüpi poore.