Clasificación y aplicación de cerámica avanzada.
Según los conceptos y aplicaciones de la cerámica, los productos cerámicos se pueden clasificar en dos categorías principales: cerámica convencional (cerámica tradicional) y cerámica avanzada. La cerámica convencional se refiere a diversos productos elaborados a partir de arcilla y sus minerales naturales mediante procesos como trituración, mezcla, modelado y cocción. Las cerámicas avanzadas, en cambio, se caracterizan por el uso de materias primas altamente seleccionadas o sintetizadas con un control preciso de la composición química, procesadas mediante técnicas de fabricación propicias para el control, que permiten el diseño estructural y exhiben características superiores.
Las cerámicas avanzadas se pueden clasificar a su vez en dos tipos según sus características: cerámicas estructurales y cerámicas funcionales.
1 、 Cerámica estructural
Las cerámicas estructurales se refieren a cerámicas que se pueden utilizar como materiales estructurales de ingeniería, clasificadas ampliamente en compuestos a base de óxido, sin base de óxido y de matriz cerámica para uso estructural.
Ejemplos de cerámica estructural incluyen herramientas de corte, moldes, piezas resistentes al desgaste, componentes de bombas y válvulas, piezas de motores, intercambiadores de calor y armaduras. Los principales materiales utilizados incluyen nitruro de silicio (Si3N4), carburo de silicio (SiC), circonio (ZrO2), alúmina (Al2O3), entre otros.
2 、 Cerámica funcional
La cerámica funcional es un producto intensivo en conocimiento y tecnología con una amplia variedad. Estos materiales poseen varias funciones excelentes, como propiedades dieléctricas de microondas, sensibilidad a los gases, superconductividad, propiedades de gradiente de resistividad, propiedades ferroeléctricas y comportamientos de transición de fase, manejabilidad multicapa y propiedades de relajación, entre otras, lo que hace que sus aplicaciones sean extremadamente diversas.
(1) Materiales de aislamiento electrónico
El material aislante electrónico más utilizado a nivel internacional es el Al2O3. En los últimos años, han surgido nuevos materiales aislantes electrónicos, como la cerámica AlN, que poseen excelentes propiedades como alta resistencia, alto aislamiento, baja constante dieléctrica y alta conductividad térmica. Su coeficiente de expansión térmica puede coincidir con el del silicio monocristalino y se utilizan principalmente como sustratos de disipación de calor para circuitos integrados a gran escala y circuitos de módulos de potencia.
(2)Materiales dieléctricos cerámicos
Los materiales dieléctricos de los condensadores cerámicos utilizados para sintonizar circuitos y proteger unidades lógicas y de memoria se basan principalmente en BaTiO3. Además, existen materiales compuestos de perovskita con alta constante dieléctrica, con el desarrollo de materiales con alta constante dieléctrica donde la constante dieléctrica puede alcanzar hasta 10 ^ 5 a una frecuencia de 10 ^ 5 Hz, varias veces o incluso decenas de veces mayor que los condensadores cerámicos convencionales.
(3)Materiales cerámicos piezoeléctricos
Los dispositivos piezoeléctricos de uso común incluyen sensores, encendedores de gas, alarmas, dispositivos de audio, equipos de diagnóstico médico y dispositivos de comunicación. El material piezoeléctrico típico es el PZT, y los nuevos tipos incluyen materiales cerámicos piezoeléctricos de alta sensibilidad y alta estabilidad, materiales cerámicos electroestrictivos y materiales cerámicos piroeléctricos.
(4)Materiales cerámicos magnéticos
Los materiales cerámicos magnéticos se pueden dividir en materiales magnéticos duros y magnéticos blandos. Los materiales magnéticos duros no se magnetizan ni desmagnetizan fácilmente y están representados por imanes de ferrita e imanes de tierras raras, utilizados principalmente para imanes y componentes de almacenamiento magnético. Los materiales magnéticos blandos se magnetizan y desmagnetizan fácilmente, con direcciones de campo magnético cambiantes, y se utilizan principalmente para componentes electrónicos que responden a campos magnéticos alternos.
(5)Materiales cerámicos superconductores
Desde los importantes avances en la investigación de cerámicas superconductoras en la década de 1980, la investigación y las aplicaciones de materiales cerámicos superconductores de alta temperatura han atraído mucha atención. La aplicación de materiales superconductores de alta temperatura está evolucionando hacia aplicaciones de alta corriente, electrónica y propiedades antimagnéticas.
(6)Materiales cerámicos antimicrobianos
Los materiales cerámicos antimicrobianos son una nueva generación de materiales funcionales que han surgido con el desarrollo de la ciencia y la civilización social. Los agentes antimicrobianos inorgánicos se pueden clasificar en tres categorías según sus mecanismos de acción sobre los microorganismos: uno se fija principalmente sobre materiales portadores inorgánicos como zeolitas, hidroxiapatita, gel de sílice y vidrio mediante adsorción física o intercambio iónico, que contienen metales antimicrobianos o sus iones. como plata, cobre y zinc. La segunda categoría son los agentes antimicrobianos fotocatalíticos de partículas de dióxido de titanio, donde el dióxido de titanio puede convertir moléculas de oxígeno en oxígeno activo bajo la luz, generando radicales de oxígeno activos en el agua para exhibir efectos antibacterianos y bactericidas. La tercera categoría son los materiales antimicrobianos con funcionalidad de radiación infrarroja lejana. La radiación infrarroja lejana tiene efectos antimicrobianos limitados, por lo que estos materiales deben usarse junto con los dos primeros tipos de materiales para tener un mejor valor de aplicación.
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