صعوبات عملية السيراميك الشفاف
باعتباره مادة عالية التقنية، يتمتع السيراميك الشفاف بآفاق تطبيقية واسعة في مجالات البصريات والإلكترونيات والفضاء وغيرها من المجالات. ومع ذلك، هناك العديد من الصعوبات في عملية تحضير السيراميك الشفاف، والتي تتجلى بشكل رئيسي في الجوانب التالية:
1. الصهر بدرجة حرارة عالية: يتطلب تحضير السيراميك الشفاف صهر المواد الخام في مرحلة زجاجية شفافة عند درجات حرارة عالية، تصل عادة إلى 1700 درجة مئوية أو أكثر. في هذه العملية، يجب التحكم في درجة الحرارة ووقت الذوبان لتجنب توليد الشوائب والتبلور، مع ضمان توحيد وشفافية الطور الزجاجي.
2. إزالة الفقاعات: أثناء عملية تحضير السيراميك الشفاف، يعد ظهور الفقاعات مشكلة شائعة. يمكن أن تشكل هذه الفقاعات عيوبًا داخل السيراميك، مما يؤثر على خصائصه البصرية وقوته الميكانيكية. من أجل إزالة الفقاعات، هناك حاجة إلى عمليات ومعدات خاصة لتفريغ الغاز، مثل تفريغ الفراغ، وحماية الغاز الخامل، وما إلى ذلك. في عملية تحضير السيراميك الشفاف، تعد إزالة فقاعات الهواء خطوة أساسية.
3. التحكم الدقيق في التركيبة: إن تركيبة السيراميك الشفاف لها تأثير مهم على خصائصه البصرية والميكانيكية. من أجل تحضير سيراميك شفاف عالي الجودة، يجب التحكم بدقة في نسبة المكونات ونقاء المواد الخام لضمان بقائها متسقة طوال عملية التحضير.
4. درجة حرارة التلبيد: تعتبر درجة حرارة تلبيد السيراميك الشفاف أمرًا بالغ الأهمية لتكثيفه وخصائصه البصرية. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فسوف يتبلور السيراميك أو ينتج شوائب أخرى. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فإن التلبيد سيكون غير مكتمل أو ستكون الكثافة غير كافية.
5. دقة الأبعاد: يحتاج السيراميك الشفاف إلى الحفاظ على دقة أبعاد عالية أثناء عملية التحضير لضمان خصائصه البصرية والميكانيكية. وهذا يتطلب تحكمًا دقيقًا في عملية التحضير، مثل تصميم القالب ومعالجته، وضغط القولبة، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، يجب التحكم في معدل انكماش السيراميك أثناء عملية التلبيد لضمان دقة الأبعاد للمنتج النهائي.
حجم الجسيمات من المواد الخام: حجم الجسيمات من المواد الخام للسيراميك الشفاف له تأثير مباشر على دقة الأبعاد. إذا كان توزيع حجم الجسيمات للمواد الخام غير متساو، فإن حجم المنتجات الخزفية سيكون غير مستقر. لذلك، يجب اختيار المواد الخام ذات التوزيع الموحد لحجم الجسيمات وحجم الجسيمات المناسب أثناء الإنتاج وفحصها بدقة.
عملية القولبة: تعتبر عملية القولبة حلقة رئيسية تؤثر على دقة أبعاد السيراميك الشفاف. طرق القولبة المختلفة (مثل الصب بالقالب، والبثق، والحشو، وما إلى ذلك) لها تأثيرات مختلفة على دقة الأبعاد. عند اختيار عملية التشكيل، ينبغي إجراء اختيار معقول بناءً على شكل المنتج ومتطلبات دقة الأبعاد وحجم دفعة الإنتاج.
نظام إطلاق النار: يعد إطلاق النار جزءًا مهمًا من إنتاج السيراميك الشفاف. يعد نظام الإشعال المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتحسين دقة أبعاد السيراميك الشفاف. سيؤثر منحنى درجة الحرارة ووقت الحرق وأجواء الحرق وعوامل أخرى على دقة أبعاد السيراميك الشفاف. أثناء الإنتاج، يجب صياغة نظام إطلاق معقول بناءً على الوضع الفعلي، ويجب مراقبة عملية الإطلاق في الوقت الفعلي لضمان التنفيذ المستقر لنظام الإطلاق.
المعدات والأدوات: ستؤثر دقة معدات وأدوات الإنتاج أيضًا على دقة أبعاد السيراميك الشفاف. على سبيل المثال، تؤثر دقة القوالب وأدوات القطع وما إلى ذلك بشكل مباشر على حجم منتجات السيراميك.
فحص ومراقبة الجودة: من أجل ضمان دقة الأبعاد للسيراميك الشفاف، يجب إنشاء نظام كامل لفحص ومراقبة الجودة أثناء عملية الإنتاج.
6. معدل التبريد: أثناء عملية تحضير السيراميك الشفاف، يكون لمعدل التبريد تأثير مهم على بنيته الداخلية. التبريد بسرعة كبيرة جدًا قد يسبب إجهادًا داخليًا أو تشققات، في حين أن التبريد ببطء شديد قد يسبب التبلور أو الشوائب الأخرى.
هناك العديد من الصعوبات في عملية تحضير السيراميك الشفاف، ويجب النظر بشكل شامل في جوانب متعددة مثل المواد الخام والعمليات والمعدات وبيئة التحضير. فقط من خلال الابتكار التكنولوجي المستمر وتراكم الخبرة العملية يمكن إعداد مواد سيراميك شفافة عالية الجودة.
التطبيقات المبتكرة لسيراميك كربيد السيليكون وتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد
تتمتع المكونات الخزفية لمعدات أشباه الموصلات بمتطلبات عالية من حيث نقاء المواد ودقة الأبعاد والخواص الميكانيكية والخواص الحرارية والخواص الكهربائية. يعد سيراميك كربيد السيليكون أحد أنواع المواد التي أثبتت كفاءتها في السوق وتتمتع بأداء ممتاز لمكونات معدات أشباه الموصلات. يستخدم على نطاق واسع في مناولات السيراميك (الصلابة، مقاومة التآكل)، القوارب البلورية (النقاء، الخواص الميكانيكية لدرجات الحرارة العالية)، والألواح الباردة (التوصيل الحراري، الصلابة). ) ومنضدة العمل (دقة الأبعاد واستقرار التنفيذ) والمكونات الأخرى لها تطبيقات مهمة.
ومع ذلك، في مواجهة متطلبات السوق للحجم الكبير والبنية المعقدة ودورة التصنيع القصيرة والاستقرار العالي والتكلفة المنخفضة، واجهت عملية التصنيع التقليدية لسيراميك كربيد السيليكون اختناقات. استخدم تكنولوجيا التصنيع المضافة لتحقيق اختراق في تكنولوجيا تصنيع المكونات الخزفية لمعدات أشباه الموصلات الخزفية من كربيد السيليكون.
تتم معالجة مكونات سيراميك كربيد السيليكون المطبوعة ثلاثية الأبعاد لمعدات أشباه الموصلات، وفقًا لمتطلبات الحجم والشكل والغرض المختلفة، من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد وتلبد التفاعل والتشطيب للحصول على درجة نقاء عالية ونوعية عالية لدرجة الحرارة وموصلية حرارية عالية ومقاومة درجات الحرارة العالية والاحتكاك ومقاومة التآكل. الخصائص منتجات ممتازة يمكنها تلبية احتياجات العديد من سيناريوهات التطبيق لمكونات السيراميك في معدات أشباه الموصلات. تتميز هذه السلسلة من المنتجات بدورة إنتاج قصيرة، وهي موحدة ويتم إنتاجها بكميات كبيرة، ويمكنها تحقيق تصميم هيكلي مختلف يكون أكثر ملاءمة لإنتاج فعال وعالي الجودة في صناعة أشباه الموصلات.
من خلال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكننا تصميم وتصنيع أجزاء سيراميك كربيد السيليكون بدرجة نقاء عالية، وثبات في درجات الحرارة العالية، وموصلية حرارية عالية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة ممتازة للتآكل وفقًا للحجم والشكل والمتطلبات الوظيفية المختلفة. هذه المكونات لا تلبي احتياجات التطبيقات المتنوعة فحسب، بل لها أيضًا دورات إنتاج قصيرة، وموحدة، ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة، ويمكنها تحقيق تصميم هيكلي مختلف، وهي أكثر ملاءمة لاحتياجات الإنتاج الفعالة والعالية الجودة لمختلف الصناعات.
بالإضافة إلى ذلك، استنادًا إلى تقنية PEP (طباعة بثق المسحوق)، يمكننا تصنيع منتجات السيراميك والمعدن ذات الهياكل المعقدة من خلال "الطباعة ثلاثية الأبعاد + تعدين المساحيق". هذه المنتجات لديها أداء متسق وممتاز، والذي يمكن أن يقلل بشكل فعال من دورة الإنتاج وتكلفة الإنتاج.
مرآة الفضاء عبارة عن مكون هيكلي معقد من سيراميك كربيد السيليكون كبير الحجم وخفيف الوزن ومتكامل التصميم على شكل شبكي تقريبًا تم تصنيعه بواسطة Sublimation 3D استنادًا إلى عملية PEP. يمكن أن تصل الكثافة إلى 99% والخواص الميكانيكية مستقرة. وقد عززت بشكل فعال تطوير أقمار الاستشعار عن بعد وبناء البنية التحتية الفضائية، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من التكاليف ويقصر دورة البحث والتطوير والإنتاج. هناك مساحة سوقية ضخمة لأقمار الاستشعار عن بعد، وهي الأسرع نمواً في مجال الطيران التجاري.
مادة السيراميك كربيد السيليكون
مع تطور العلوم والتكنولوجيا، وخاصة التطور السريع لتكنولوجيا الطاقة والفضاء، غالبًا ما يُطلب من المواد أن تتمتع بخصائص فائقة مثل مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل من أجل استخدامها في بيئات العمل القاسية. أصبحت المواد الخزفية الخاصة متطورة بسبب خصائصها الممتازة مثل مقاومة الأكسدة القوية، ومقاومة التآكل الجيدة، والصلابة العالية، والثبات الحراري الجيد، والقوة العالية في درجات الحرارة العالية، ومعامل التمدد الحراري الصغير، والتوصيل الحراري العالي، ومقاومة الصدمات الحرارية. والتآكل الكيميائي. جزء مهم من العلم الذي يحظى بتقدير عالمي.
يعد سيراميك كربيد السيليكون مادة جديدة بدأت في التطور خلال العشرين عامًا الماضية فقط. ومع ذلك، نظرًا لقوته العالية الممتازة، وصلابته العالية، ومقاومته للتآكل، ومقاومته لدرجات الحرارة العالية، فقد تم تطويره بسرعة واستخدامه في الصناعات البتروكيماوية والمعادن. الآلات والفضاء والالكترونيات الدقيقة والسيارات والصلب وغيرها من المجالات، وتظهر بشكل متزايد مزايا لا يمكن للسيراميك الخاص الآخر أن يضاهيها.
إن التطور السريع للدفاع الوطني الحديث والطاقة النووية وتكنولوجيا الفضاء، فضلا عن صناعة السيارات والهندسة البحرية، قد وضع طلبات متزايدة على مواد مثل بطانات غرفة احتراق الصواريخ، وشفرات محركات توربينات الطائرات، والمكونات الهيكلية للمفاعلات النووية، والمكونات الهيكلية عالية الطاقة. سرعة المحامل الهوائية وأجزاء الختم الميكانيكية. هناك حاجة إلى تطوير مجموعة متنوعة من المواد الإنشائية الجديدة عالية الأداء.
يتمتع سيراميك كربيد السيليكون (SiC) بخصائص ممتازة مثل القوة العالية لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة القوية، ومقاومة التآكل الجيدة، والاستقرار الحراري الجيد، ومعامل التمدد الحراري الصغير، والتوصيل الحراري العالي، والصلابة العالية، ومقاومة الصدمات الحرارية والتآكل الكيميائي. ولذلك، فقد أظهرت مواهبها في العديد من المجالات وتحظى بتقدير متزايد من قبل الناس.
على سبيل المثال،
لقد تم استخدام سيراميك SiC على نطاق واسع في العديد من الحاويات والأنابيب المقاومة للتآكل في صناعة البتروكيماويات؛
لقد تم استخدامه بنجاح كمحامل مختلفة وأدوات القطع ومكونات الختم الميكانيكية في صناعة الآلات.
وتعتبر أيضًا المادة المرشحة الواعدة في صناعات الطيران والسيارات لتصنيع توربينات الغاز وفوهات الصواريخ ومكونات المحرك في المستقبل.
تتميز مواد سيراميك كربيد السيليكون بخصائص ممتازة مثل قوة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة القوية لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل الجيدة، والاستقرار الحراري الجيد، ومعامل التمدد الحراري الصغير، والتوصيل الحراري العالي، والصلابة العالية، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومقاومة التآكل الكيميائي. يتم استخدامه على نطاق واسع بشكل متزايد في السيارات والصناعة الميكانيكية والكيميائية وحماية البيئة وتكنولوجيا الفضاء وإلكترونيات المعلومات والطاقة وغيرها من المجالات. لقد أصبح سيراميكًا هيكليًا لا يمكن الاستغناء عنه ويتميز بأداء ممتاز في العديد من المجالات الصناعية.
مجالات التطبيق الرئيسية للسيراميك SiC
(1) مادة كاشطة (2) مواد حرارية (3) مزيل الأكسدة (4) الجانب العسكري (5) كهربائيون وكهربائيون (6) أجزاء مقاومة للاهتراء وعالية الحرارة (7) تطبيق سيراميك كربيد السيليكون في تحضير مواد الطاقة الجديدة (8) المادة المفضلة للمكونات الخزفية الدقيقة المستخدمة في آلات الطباعة الحجرية الضوئية (9) تطبيق الترشيح لسيراميك كربيد السيليكون
7 فئات من معدات التصنيف الجاف ومبادئ تشغيلها
رسم تخطيطي لنظام مصنف الهواء
تتمثل وظيفة التصنيف في التحكم في تقدم عملية التكسير وحجم الجسيمات للمنتج النهائي. التصنيف الجاف هو تصنيف يتم تحقيقه باستخدام الغاز (عادة الهواء) كوسيط. يتم استخدامه في حالات نقص المياه والمناطق القاحلة، وعندما لا تسمح العملية بوجود الماء. ، الدرجات الجافة هي الخيار الوحيد. في المناطق شديدة البرودة، لا يتأثر تطبيق الدرجات الجافة أيضًا. يوفر التصنيف الجاف الكثير من الماء ويزيل مشكلة الجفاف اللاحق في التصنيف الرطب. إنها طريقة تصنيف فعالة لتوفير الطاقة.
تشتمل معدات التصنيف الجاف الشائعة على مصنف الهواء ذو الدفع المزدوج، ومصنف الدوامة O-Sepa، وفاصل الأعاصير، ومصنف التوربينات، ومصنف الترسيب بالجاذبية، ومصنف القصور الذاتي، ومصنف النفاث.
1. مصنف الهواء المكره المزدوج
يستخدم مصنف الهواء ذو الدفع المزدوج مبادئ الترسيب بالجاذبية والترسيب بالطرد المركزي للتصنيف، ويمكن أن يصل حجم جسيمات المنتج إلى -40 ميكرومتر.
2. نوع O-Sepa مصنف التيار الدوامي
يشتمل الهيكل الرئيسي للآلة على لوحة نشر، ودافع، وقناة هواء أولية، وقناة هواء ثانوية، وقناة هواء ثالثية، وشفرات توجيه وقذيفة، وما إلى ذلك.
3. فاصل الإعصار
إن فاصل الإعصار هو جهاز ترسيب وتصنيف جاف نموذجي. يتكون جسمها الرئيسي من أسطوانة علوية ومخروط سفلي مقطوع. يتم إدخال أنبوب أساسي على طول المحور المركزي من أعلى إلى أسفل في أعلى الأسطوانة، ويوجد مخرج منتج خشن في أسفل المخروط المقطوع. تدخل مادة التغذية بشكل عرضي من الجزء العلوي للأسطوانة بالقرب من المحيط الخارجي مع تدفق الهواء، ويتم تقييدها بشكل غرفة التصنيف لتشكل حركة دوامية. تنتج جزيئات المادة حركة ترسيب طرد مركزي شعاعية في تدفق الهواء. تستقر الجزيئات الخشنة بالطرد المركزي بسرعة أكبر، وتقترب من جدار الأسطوانة، ثم تنزلق على طول جدار الأسطوانة ويتم تفريغها من الأسفل. تتميز الجسيمات الدقيقة بسرعة ترسيب بطيئة بالطرد المركزي، ويتم تعليقها بالقرب من المحور، ثم تدخل الأنبوب الأساسي مع تدفق الهواء ويتم تفريغها للأعلى. هناك العديد من المنتجات المحسنة في التطبيقات العملية للتكيف مع متطلبات التصنيف المختلفة والحصول على أداء تصنيف أعلى. يرتبط حجم جسيم التصنيف للفاصل الإعصاري بمواصفاته (قطر الأسطوانة). كلما كانت المواصفات أصغر، كان حجم جسيمات التصنيف أصغر.
4. مصنف التوربينات
يعد مصنف التوربينات أحد أكثر معدات التصنيف الجافة فائقة الدقة استخدامًا على نطاق واسع في الوقت الحالي. ويستخدم مبدأ تصنيف الترسيب بالطرد المركزي. مكون العمل الرئيسي هو التوربين (عجلة التسوية)، وهي مجهزة بالعديد من الشفرات لتكوين فجوة شعاعية.
5. معدات تصنيف الترسيب بالجاذبية الجافة
تشتمل معدات تصنيف الترسيب بالجاذبية الجافة الرئيسية على نوع التدفق الأفقي، ونوع التدفق الرأسي، ومصنفات الجاذبية من نوع التدفق المتعرج، وما إلى ذلك، وكلها تستخدم في المرحلة الدقيقة للغاية.
6. معدات تصنيف القصور الذاتي الجاف
تشتمل معدات التصنيف بالقصور الذاتي الجافة الرئيسية على مصنفات بالقصور الذاتي الخطية والمنحنية والتهوية ونوع K، مع أحجام جسيمات مقطوعة تتراوح من 0.5 إلى 50 ميكرومتر.
7. المصنف النفاث
المصنف النفاث عبارة عن معدات تصنيف جافة فائقة الدقة تستخدم تكنولوجيا النفاث ومبدأ القصور الذاتي وتأثير كواندا. يتم استخدام تقنية Jet لتغذية المواد، والتي تسمح لجزيئات التغذية بالحصول على سرعة الدخول اللازمة وتسمح لتدفق الهواء بإنتاج تأثير Coanda بشكل أفضل. يحدث تأثير كواندا عندما يكون هناك احتكاك سطحي بين السائل (السائل أو الغاز) وسطح الجسم الذي يتدفق من خلاله، مما يؤدي إلى تباطؤ السائل. طالما أن انحناء سطح الجسم ليس كبيرًا جدًا، وفقًا لمبدأ برنولي في ميكانيكا الموائع، فإن التباطؤ في سرعة التدفق سيؤدي إلى امتصاص السائل على سطح الجسم.
خمسة أنواع شائعة من طرق التعديل لطين الكاولين
في عملية تطبيق الكاولين، يعد التعديل طريقة معالجة عميقة مهمة. وهو يعتمد على المجموعات النشطة للكاولين (بما في ذلك مجموعات كحول الألومنيوم، والمجموعات الوظيفية للسيلانول، وما إلى ذلك) ويغير خصائص عملية الكاولين من خلال الطرق الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية. لتلبية متطلبات تطبيقه في الإنتاج في مختلف المجالات والصناعات.
1. التعديل الحراري
يؤدي التعديل الحراري بشكل رئيسي إلى إزالة جزء أو كل -OH من سطح الكاولين من خلال التكليس بدرجة حرارة عالية، وبالتالي تغيير خصائص سطح الكاولين وجعله يتمتع ببياض أعلى وعزل أفضل واستقرار حراري. يمكن أن يؤدي تطبيقه كحشو للطلاءات والمطاط والبلاستيك والدهانات إلى تحسين أداء المنتجات المقابلة.
2. التعديل الحمضي القاعدي
تعديل الحمض يعني أنه أثناء عملية تكليس الكاولين، تختلف البيئة الكيميائية لـ Al في عملية تغيير الطور، مما يجعل Al الموجود فيها تفاعلًا حمضيًا. التعديل القلوي يعني أنه أثناء عملية تكليس الكاولين، تختلف البيئة الكيميائية لـ Si أثناء عملية تغيير الطور. يتم تكليس SiO2 الموجود في الكاولين عند درجة حرارة عالية لتنشيطه، بحيث يتفاعل السيليكون المنشط الموجود في الكاولين مع المواد القلوية لتحقيق غرض التعديل.
بعد التعديل الحمضي القاعدي، يزداد حجم مسام الكاولين، ويكون توزيع المسام أكثر تركيزًا، وتزداد مساحة السطح المحددة بشكل كبير. إن استخدام الكاولين المعدل بقاعدة حمضية كحشو يمكن أن يحسن أداء إحكام الهواء للمواد المركبة.
3. تعديل السطح
يشير تعديل السطح إلى عملية طلاء بعض المواد العضوية أو غير العضوية على سطح جزيئات الكاولين من خلال الامتزاز الفيزيائي أو الكيميائي، وبالتالي تعديل الكاولين. وهي حاليًا أهم طريقة لتعديل الكاولين. تشتمل معدّلات السطح الشائعة الاستخدام بشكل أساسي على عوامل اقتران السيلان والسيليكون (الزيت) أو راتنج السيليكون والمواد الخافضة للتوتر السطحي والأحماض العضوية.
يعد عامل اقتران السيلان هو معدل السطح الأكثر استخدامًا وفعالية لحشو الكاولين. عملية العلاج بسيطة نسبيا. بشكل عام، يتم إضافة مسحوق الكاولين وعامل اقتران السيلاني المحضر إلى آلة التعديل لمعالجة طلاء السطح. يمكن تنفيذ العملية بشكل مستمر أو على دفعات.
بعد تعديل السطح، يتمتع الكاولين بقدرة جيدة على مقاومة الماء وحب الدهون، وتشتت أفضل في مصفوفة البوليمر، ومن غير المرجح أن يتكتل، وله توافق أفضل مع البوليمر. يتم استخدام الكاولين المطلي بالسطح كحشو لملء البلاستيك والمطاط والبوليمرات الأخرى من أجل تحسين الخواص الميكانيكية وخصائص حاجز الغاز للمواد البلاستيكية ومركبات المطاط.
4. تعديل الإقحام
نظرًا لبنيته الخاصة، يحتوي الكاولين على روابط هيدروجينية بين الطبقات وروابط تساهمية قوية داخل الطبقات، وجانبي الطبقات هما على التوالي الطبقة الذرية لرباعي السطوح السيليكون والأكسجين وطبقة الهيدروكسيل ثماني السطوح الألومنيوم والأكسجين، لذلك لا يوجد سوى عدد قليل منها القطبية للغاية. يمكن فقط إدخال المواد ذات الوزن الجزيئي الصغير في طبقات الكاولين، مثل DMSO، والفورماميد (FA)، وخلات البوتاسيوم، والهيدرازين، وما إلى ذلك. وتتطلب الجزيئات العضوية الكبيرة الأخرى إقحامين أو أكثر للدخول إلى طبقات الكاولين. علاوة على ذلك، يجب إدخال الأخير في طبقة الكاولين عن طريق إزاحة المادة الأولية أو احتجازها.
تقنية تعديل الإقحام هي تقنية تعديل سطح الكاولين والتي تستخدم على نطاق واسع في تحضير الكاولين النانوي. بعد الإقحام، تزداد المسافة بين طبقات الكاولين. بعد الإقحام والتقشير، يكون حجم جسيمات الكاولين أصغر وتكون مساحة السطح المحددة أكبر. يعد استخدام الكاولين الذي يتم إقحامه أولاً ثم تقشيره كمواد حشو لتحسين ضيق الهواء للمواد المركبة حاليًا طريقة مهمة لتحسين ضيق الهواء للمواد المركبة.
5. التعديل الميكانيكي الكيميائي
تستخدم طريقة التعديل الميكانيكي الكيميائي بشكل أساسي الطاقة الميكانيكية لتنشيط الجسيمات ومعدلات السطح لتحقيق غرض تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كيميائية. يمكن تحقيق ذلك من خلال التحريك الميكانيكي القوي، التأثير، الطحن، وما إلى ذلك، أو بمساعدة القوة الميكانيكية الخارجية. يتم تغليف سطح جزيئات المسحوق بطبقة من جزيئات المسحوق الدقيقة أو الوظيفية. تستخدم طريقة التعديل الكيميائي الميكانيكي آلات وعمليات تعديل مختلفة، وبالتالي فإن تأثيرات تعديل المسحوق مختلفة أيضًا.
ترتبط الموصلية الحرارية لمواد الواجهة الحرارية بالحشو
لا تُستخدم مواد الواجهة الحرارية على نطاق واسع لتبديد حرارة المعدات الإلكترونية فحسب، بل لها أيضًا طلب متزايد في اتصالات 5G، ومركبات الطاقة الجديدة، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، لديها أيضًا آفاق تطبيق واسعة في مجالات المعدات العسكرية والفضاء.
باعتبارها نوعًا من المواد الموصلة للحرارة، تعد الموصلية الحرارية بطبيعة الحال المؤشر الفني الأكثر أهمية لمواد الواجهة الحرارية. مواد الواجهة الحرارية شائعة الاستخدام هي أنواع مملوءة بشكل أساسي، والتي يتم تحضيرها بشكل أساسي عن طريق ملء مصفوفة بوليمر بحشوات عالية التوصيل الحراري.
عادةً ما تكون الموصلية الحرارية المتأصلة لمصفوفة البوليمر منخفضة نسبيًا (حوالي 0.2 واط/(م·ك)). لذلك، غالبًا ما يتم تحديد التوصيل الحراري لمواد الواجهة الحرارية بواسطة الحشو.
أنواع مختلفة لها الموصلية الحرارية المختلفة
يمكن تقسيم الحشوات الموصلة حرارياً شائعة الاستخدام بشكل أساسي إلى: الحشوات المعدنية الموصلة حرارياً، والحشوات الموصلة حرارياً من مادة الكربون، والحشوات الموصلة حرارياً غير العضوية.
تتمتع المعادن بموصلية حرارية جيدة وموصلية حرارية عالية، لذلك فهي حشو موصل للحرارة شائع الاستخدام. تشتمل الحشوات المعدنية الموصلة حرارياً بشكل شائع على مسحوق الذهب ومسحوق الفضة ومسحوق النحاس ومسحوق الألومنيوم ومسحوق الزنك ومسحوق النيكل وسبائك ذات نقطة انصهار منخفضة.
تتمتع المواد الكربونية بشكل عام بموصلية حرارية عالية للغاية، حتى أنها أفضل من الحشوات المعدنية. تعد الموصلية الحرارية المتأصلة لحشو الكربون المضاف واحدة من أهم العوامل التي تحدد التوصيل الحراري لمركبات البوليمر القائمة على الكربون. تشمل المواد الكربونية شائعة الاستخدام الجرافيت وأنابيب الكربون النانوية والجرافين والجرافيت الموسع وألياف الكربون وأسود الكربون. من بينها، تتمتع أنابيب الكربون النانوية بموصلية حرارية تبلغ 3100-3500 واط/(م·ك) والجرافين لديه موصلية حرارية تتراوح بين 2000-5200 واط/(م·ك)، مما يجعلها مرشحة واعدة لتطبيقات الإدارة الحرارية.
لا تتمتع حشوات السيراميك بموصلية حرارية جيدة فحسب، بل تتمتع أيضًا بموصلية كهربائية منخفضة نسبيًا. وهي حاليا الحشو الأكثر استخداما على نطاق واسع. تشتمل حشوات السيراميك شائعة الاستخدام بشكل أساسي على الأكاسيد والنيتريدات. وتشمل الأكاسيد Al2O3، ZnO، MgO، وما إلى ذلك؛ تشمل النتريدات: AlN، BN، إلخ.
أشكال مختلفة، موصلية حرارية مختلفة
تأتي الحشوات الموصلة للحرارة بأشكال مختلفة مثل الكروية وغير المنتظمة والليفية والقشارية. بالمقارنة مع المواد عديمة البعد، فإن المواد أحادية البعد (مثل أنابيب الكربون النانوية، وألياف الكربون، وما إلى ذلك) والمواد ثنائية الأبعاد (مثل الجرافين، ونيتريد البورون السداسي، والألومينا القشرية، وما إلى ذلك) ذات نسب عرض عالية جدًا يمكن أن يمكن استخدامها في منطقة الاتصال الأكبر المتكونة بين الحشوات توفر مسارًا أوسع لنقل الفونونات، وتقلل من المقاومة الحرارية للاتصال بالواجهة، وتؤدي إلى بناء شبكة موصلة حرارية في النظام. ومع ذلك، نظرًا لأن الحشوات الكروية لا تسبب زيادة حادة في اللزوجة عند مستويات التعبئة العالية، فهي الأكثر استخدامًا في الصناعة.
أحجام مختلفة، الموصلية الحرارية المختلفة
كما أن حجم الحشو الموصل للحرارة له تأثير كبير على التوصيل الحراري للمركب الموصل للحرارة.
عندما تكون مادة الحشو ذات حجم واحد وكمية التعبئة هي نفسها، فإن الموصلية الحرارية للمركبات المملوءة بحشوات كبيرة الحجم للجسيمات تميل إلى أن تكون أعلى من تلك الخاصة بالمركبات المملوءة بحشوات صغيرة الحجم. وذلك بسبب وجود اتصال أقل بين الجزيئات الكبيرة. المقاومة الحرارية للواجهة منخفضة. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون حجم الجسيمات كبيرًا جدًا، وإلا فلن تتمكن الحشوات من تشكيل تعبئة متقاربة، وهو ما لا يفضي إلى تكوين مسارات موصلة للحرارة.
درجات مختلفة من تعديل السطح لها الموصلية الحرارية المختلفة
من أجل حل مشكلة المقاومة الحرارية البينية، يعتبر التشغيل الكيميائي السطحي للحشوات طريقة فعالة. يمكن أن يشكل التشغيل الكيميائي السطحي للحشوات جسورًا تساهمية تعمل على تحسين الالتصاق البيني وتقليل تشتت الفونون البيني عن طريق ربط واجهات راتنج الجسيمات والجسيمات. لتحسين التوصيل الحراري لمركبات البوليمر، تم تطبيق المعالجات السطحية على مواد حشو مختلفة مثل الأنابيب النانوية من نيتريد البورون، والجرافين، وما إلى ذلك.
نقاء مختلف وموصلية حرارية مختلفة
لن تؤثر الشوائب الموجودة في الحشو على الخواص الكهربائية لمواد الواجهة الحرارية فحسب، بل سيكون لها أيضًا تأثير معين على أداء العملية.
الاختلافات في تطبيق رقائق الياقوت ذات التوجهات البلورية المختلفة
الياقوت عبارة عن بلورة واحدة من أكسيد الألومنيوم. لديها نظام بلوري ثلاثي وهيكل سداسي. يتكون هيكلها البلوري من ثلاث ذرات أكسجين وذرتين من الألومنيوم مجتمعة بروابط تساهمية. تم ترتيبه بإحكام شديد وله سلاسل ربط قوية وله طاقة شبكية عالية ولا يوجد تقريبًا أي شوائب أو عيوب داخل البلورة، لذلك فهو يتمتع بعزل كهربائي ممتاز وشفافية وموصلية حرارية جيدة وخصائص صلابة عالية، ويستخدم على نطاق واسع كنوافذ بصرية. والمواد الركيزة عالية الأداء. ومع ذلك، فإن التركيب الجزيئي للياقوت معقد ومتباين الخواص. إن معالجة واستخدام التوجهات البلورية المختلفة لها تأثيرات مختلفة جدًا على الخصائص الفيزيائية المقابلة، وبالتالي فإن الاستخدامات مختلفة أيضًا. بشكل عام، تتوفر ركائز الياقوت في اتجاهات المستوى C وR وA وM.
تطبيق الياقوت الجانب C
باعتبارها من أشباه الموصلات ذات فجوة واسعة من الجيل الثالث، تتمتع مادة نيتريد الغاليوم (GaN) بخصائص مثل فجوة النطاق المباشرة الواسعة، والروابط الذرية القوية، والموصلية الحرارية العالية، والاستقرار الكيميائي الجيد (تقريبًا لا يتآكل بواسطة أي حمض) وقوية مع مقاومة ممتازة للإشعاع. ، لديها آفاق واسعة في تطبيق الإلكترونيات الضوئية، والأجهزة عالية الطاقة ذات درجة الحرارة العالية وأجهزة الميكروويف عالية التردد. ومع ذلك، نظرًا لنقطة الانصهار العالية لـ GaN، فمن الصعب حاليًا الحصول على مواد بلورية مفردة كبيرة الحجم. لذلك، هناك طريقة شائعة تتمثل في إجراء نمو غير متجانس على ركائز أخرى، والتي لديها متطلبات أعلى للمواد الركيزة.
تطبيق الياقوت الجانب
نظرًا لخصائصها الشاملة الممتازة، وخاصة نفاذيتها الممتازة، يمكن لبلورة الياقوت المفردة أن تعزز تأثير اختراق الأشعة تحت الحمراء، مما يجعلها مادة مثالية لنافذة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة وقد تم استخدامها على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية البصرية العسكرية. من بينها، الياقوت ذو الجانب A هو السطح في الاتجاه الطبيعي للسطح القطبي (الجانب C) وهو سطح غير قطبي. بشكل عام، جودة بلورات الياقوت المزروعة في الاتجاه أفضل من جودة البلورات المزروعة في الاتجاه c. لديها عدد أقل من الاضطرابات، وهياكل فسيفساء أقل وبنية بلورية أكثر اكتمالا، وما إلى ذلك، لذلك لديها أداء أفضل لنقل الضوء. في الوقت نفسه، وبسبب السطح A، فإن طريقة الترابط الذري لـ Al-O-Al-O تجعل صلابة ومقاومة التآكل للياقوت ذو الاتجاه A أعلى بكثير من تلك الموجودة في الاتجاه c. لذلك، يتم استخدام رقائق الاتجاه A في الغالب كمواد نافذة؛ بالإضافة إلى ذلك، يتميز الياقوت ذو الاتجاه A أيضًا بثبات عازل موحد وخصائص عزل عالية، لذلك يمكن استخدامه في تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة الهجينة ويمكن استخدامه أيضًا لنمو الموصلات الفائقة العالية.
تطبيق الياقوت ذو السطح R/السطح M
المستوى R هو المستوى غير القطبي للياقوت. ولذلك فإن التغيرات في موضع المستوى R في أجهزة الياقوت تمنحه خصائص ميكانيكية وحرارية وكهربائية وبصرية مختلفة. بشكل عام، تُفضل ركائز الياقوت ذات المستوى R للترسيب غير المتجانس للسيليكون، وذلك بشكل أساسي لتصنيع تطبيقات أشباه الموصلات والميكروويف والدوائر الإلكترونية الدقيقة المتكاملة. يمكن أيضًا استخدام نمو الركيزة من النوع R. مع الشعبية الحالية للهواتف الذكية وأنظمة الكمبيوتر اللوحي، حلت ركائز R-surface sapphire محل أجهزة SAW المركبة الموجودة المستخدمة في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية، مما يوفر ركيزة جهاز يمكنها تحسين الأداء.
بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام المستوى R أو المستوى M لتنمية الطبقات الفوقي غير القطبية/شبه القطبية، مقارنةً بالركيزة الياقوتية ذات المستوى C، فإنه يمكن جزئيًا أو حتى كليًا تحسين المشكلات الناجمة عن مجال الاستقطاب في الجهاز الباعث للضوء. ولذلك، فإن المواد الأساسية المستخدمة كمصابيح LED يمكن أن تساعد في تحسين كفاءة الإضاءة. ومع ذلك، عند المعالجة أو القطع، يتم اختيار الوجه m لأن سطح القطع يكون عرضة للتشقق، ومن الصعب إعداد سطح عالي الجودة.
كيفية اختيار طاحونة نفاثة مناسبة على أساس خصائص المسحوق؟
مع تطور التكنولوجيا الصناعية، تتمتع مساحيق النانو الدقيقة بتأثيرات حجمية وتأثيرات سطحية خاصة، وتختلف خصائصها البصرية والمغناطيسية والصوتية والكهربائية والميكانيكية اختلافًا كبيرًا عن الظروف العادية، وتستخدم كمفتاح للعديد من المواد الوظيفية الجديدة. استنادًا إلى المواد الخام الأساسية، حققت تكنولوجيا معالجة مسحوق النانو الصغير أيضًا تطورًا غير مسبوق. تستخدم المطاحن النفاثة (المطاحن النفاثة) تدفق هواء عالي السرعة لتسبب اصطدام المواد وصدمها وقصها مع مكونات الصدم. لا يمكنهم فقط إنتاج جسيمات دقيقة بتوزيع ضيق، ولكن لديهم أيضًا أسطح جسيمات نظيفة وناعمة، وأشكال جسيمات منتظمة، وتشتت جيد، ونشاط عالي. مسحوق النانو الصغير، ونظام التكسير بأكمله يعتمد وضع التكسير المغلق لتقليل تلوث الغبار وفي نفس الوقت، تكون درجة تلوث المواد المكسرة صغيرة.
ومع ذلك، نظرًا لوجود أنواع عديدة من ساحقات تدفق الهواء بمبادئ عمل مختلفة وتأثيرات سحق مختلفة للمواد المختلفة، فمن الضروري اختيار ساحقة تدفق الهواء المناسبة وفقًا للمواد المختلفة. في الوقت الحاضر، وفقًا للهياكل المختلفة أو طرق عمل المطاحن النفاثة، يمكن عادةً تقسيمها إلى: نوع الاصطدام، والنوع المسطح، ونوع الطبقة المميعة، ونوع الأنبوب الدائري، ونوع الهدف، وما إلى ذلك. وعلى هذا الأساس، يمكن أيضًا تصنيفها وفقا لخصائص المواد. ، اعتماد طرق مثل سحق تدفق الهواء المبرد بدرجة حرارة منخفضة وحماية الغاز الخامل لزيادة تحسين تأثير التكسير لطاحونة تدفق الهواء.
كسارة تدفق الهواء الاصطدام
تسمى المطاحن النفاثة المتعارضة أيضًا بالمطاحن النفاثة المتعارضة والمطاحن النفاثة العكسية. عندما تعمل المعدات، تلتقي مادتان متسارعتان وتدفق هواء عالي السرعة عند نقطة معينة على الخط الأفقي المستقيم وتتصادمان لإكمال عملية التكسير. تدخل الجسيمات الدقيقة المكسرة إلى المصنف الخارجي مع تدفق الهواء تحت تأثير دوار التصنيف، وتمر عبر تدفق الهواء. فصل الصلبة وتصبح منتجا. تبقى الجسيمات الخشنة على حافة غرفة التصنيف وتعود إلى غرفة التكسير لمزيد من التكسير حتى تلبي متطلبات حجم الجسيمات وتدخل المصنف الخارجي.
الطاحن النفاث الحلزوني
الطاحونة النفاثة الحلزونية، والمعروفة أيضًا باسم الطاحونة النفاثة ذات القرص الأفقي، هي أقدم طاحونة نفاثة وأكثرها استخدامًا في الصناعة. المكون الرئيسي لطاحونة تدفق الهواء المسطحة التقليدية هو غرفة سحق القرص، والتي يتم ترتيب حولها عدة (6 إلى 24) فوهات سوائل العمل ذات الضغط العالي، ومغذيات أنبوب فنتوري، ومجمعات المنتجات النهائية، وما إلى ذلك بزاوية معينة. تدخل المادة المراد سحقها إلى أنبوب الفنتوري المدفوع بالغاز. باستخدام الهيكل الخاص لأنبوب الفنتوري، يتم تسريع المادة إلى سرعة تفوق سرعة الصوت ومن ثم تدخل غرفة التكسير. في غرفة التكسير، تتحرك المواد بحركة دائرية يقودها تدفق دوامي عالي السرعة. تتصادم الجسيمات والجسيمات والجدار الداخلي للآلة وتتصادم وتحتك ببعضها البعض حتى يتم سحقها. يتم طرح الجزيئات الخشنة نحو الجدار المحيطي لغرفة التكسير بسبب قوة الطرد المركزي للتدوير والسحق، بينما تدخل الجزيئات الدقيقة إلى فاصل الإعصار ويتم جمعها تحت تأثير تدفق الهواء الطارد المركزي.
الطاحن النفاث ذو السرير المميع
تعد مطحنة تدفق الهواء ذات الطبقة المميعة حاليًا النموذج الرائد لطاحن تدفق الهواء. فهو يجمع بشكل أساسي بين مبدأ النفاث المضاد وتدفق نفاث الغاز المتوسع في الطبقة المميعة. يستخدم بشكل شائع في إنتاج المواد الخام الكيميائية والأدوية ومستحضرات التجميل والسيراميك المتقدم والمسحوق المغناطيسي وغيرها من المواد. . عندما تعمل المعدات، يتم رش الهواء في منطقة التكسير من خلال عدة فوهات عكسية، ويتم تسريع المواد التي سيتم سحقها عن طريق تدفق الهواء عالي الضغط في غرفة التكسير لتشكيل حالة مميعة. ثم تتصادم المواد المتسارعة وتفرك مع بعضها البعض عند تقاطع كل فوهة ليتم سحقها. يتم نقل المواد الدقيقة المسحوقة عن طريق تدفق الهواء التصاعدي إلى المصنف فائق الدقة للتصنيف. يتم بعد ذلك جمع المواد الدقيقة التي تلبي متطلبات المنتج بواسطة فاصل إعصاري، والمواد الخشنة بعد استقرارها مرة أخرى في منطقة التكسير تحت تأثير الجاذبية، يستمر التكسير.
5 أنواع من المعدلات السطحية شائعة الاستخدام لطين الكاولين
بعد تعديل السطح، يمكن أن يكون مسحوق الكاولين كارهًا للماء، ويقلل من طاقة السطح، ويحسن تشتته وتوافقه مع المواد الأساسية البوليمرية، وذلك لتحسين الأداء الشامل للمواد المركبة ذات القاعدة البوليمرية مثل البلاستيك والمطاط.
في الوقت الحاضر، طريقة التعديل الرئيسية للكاولين هي التعديل الكيميائي السطحي. تشتمل معدّلات السطح الشائعة الاستخدام بشكل أساسي على عوامل اقتران السيلان والسيليكون العضوي (الزيت) أو راتينج السيليكون والمواد الخافضة للتوتر السطحي والأحماض العضوية.
1. المعدلات السطحية شائعة الاستخدام لطين الكاولين
(1) عامل اقتران سيلان
يعد عامل اقتران السيلان هو معدل السطح الأكثر استخدامًا وفعالية لحشو الكاولين. نظرًا لأن R لعامل اقتران السيلان عبارة عن مجموعة محبة للعضوية، فإن الكاولين المكلس يمكن أن يكون متوافقًا مع المصفوفات العضوية مثل المطاط والبلاستيك بعد تعديل السطح. . عندما يتم استخدام الكاولين المعدل كحشو في المطاط، سوف تتفاعل المجموعة R مع جزيئات المطاط الكبيرة أثناء عملية الفلكنة، بحيث يتم تشتيت جزيئات الكاولين بالكامل ودمجها في جزيئات المصفوفة المطاطية.
عملية المعالجة باستخدام عامل اقتران السيلاني بسيطة نسبيًا. بشكل عام، يتم إضافة مسحوق الكاولين وعامل اقتران السيلاني المحضر إلى آلة التعديل لمعالجة طلاء السطح. يمكن تنفيذ العملية بشكل مستمر أو على دفعات.
العوامل التي تؤثر على تأثير المعالجة النهائية هي بشكل أساسي حجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة وخصائص السطح (المجموعات الوظيفية السطحية والنشاط) لمسحوق الكاولين ونوع وجرعة واستخدام عامل اقتران السيلاني وأداء معدات التعديل والوقت. ودرجة حرارة معالجة تعديل السطح. انتظر.
(2) زيت السيليكون
بالإضافة إلى عوامل اقتران السيلان، غالبًا ما يتم تعديل سطح الكاولين المستخدم كمواد مالئة للأسلاك والكابلات (مثل كلوريد البوليفينيل) باستخدام زيت السيليكون بنسبة 1%-3%. تشبه عملية التعديل والمعدات تلك التي تستخدم عوامل اقتران السيلاني.
يستخدم مسحوق الكاولين المكلس المعالج بزيت السيليكون كمواد مالئة للأسلاك والكابلات. لا يمكنها فقط تحسين الخواص الميكانيكية والفيزيائية للكابل، ولكن أيضًا تحسين أو تعزيز العزل الكهربائي والخصائص الكارهة للماء للكابل، وخصائص العزل الكهربائي في البيئات الرطبة والباردة. تحسن كبير.
(3) الأحماض العضوية غير المشبعة
يمكن أيضًا استخدام الأحماض العضوية غير المشبعة، مثل حمض الأكساليك، وحمض السيباسيك، وحمض ثنائي الكربوكسيل، وما إلى ذلك، لتعديل سطح مسحوق الكاولين الأمين. يمكن استخدام هذا الكاولين المعدل كحشو للنايلون 66، إلخ.
(4) الفاعل بالسطح الكاتيوني
على سبيل المثال، يمكن أيضًا استخدام أوكتاديسيلامين لتعديل سطح مسحوق الكاولين. تتفاعل مجموعاتها القطبية مع سطح جزيئات الكاولين من خلال الامتزاز الكيميائي والامتزاز الفيزيائي. يتم تعزيز الكارهة المائية السطحية للكاولين المعدلة بواسطة الأمينات العضوية.
(5) معدل السطح غير العضوي
يمكن أيضًا استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم وكربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم وما إلى ذلك لتعديل سطح الكاولين المكلس. طريقة التعديل هي تفاعل الترسيب السطحي في محلول مائي. وبعد غسل المنتج المعدل وتصفيته وتجفيفه، يتم الحصول على الكاولين المكلس مع طبقة من ثاني أكسيد التيتانيوم على السطح.
2. مبادئ اختيار معدّلات سطح الكاولين
يؤثر نوع المعدلات السطحية وجرعتها وطريقة استخدامها بشكل مباشر على تأثير تعديل السطح. تتطلب الاستخدامات المختلفة أنواعًا وصيغًا مختلفة لمعدلات السطح.
إذا نظرنا إلى الأمر فقط من منظور التفاعل بين الجزيئات المعدلة السطحية وسطح المسحوق غير العضوي، فبالطبع كلما كان التفاعل أقوى بين الاثنين، كان ذلك أفضل. ومع ذلك، في التشغيل الفعلي، يجب أيضًا مراعاة تكلفة وتكلفة المنتج المعدل بشكل شامل. الغرض من التطبيق وعوامل أخرى.
على سبيل المثال، عندما يتم تعديل الكاولين المكلس واستخدامه كمواد حشو للمطاط والبلاستيك العازل للكابلات، يجب مراعاة خصائص العزل الكهربائي ومقاومة الحجم لمعدل السطح؛
إذا تم استخدام الكاولين المعدل كمادة حشو معززة للمطاط، فعند اختيار معدل، لا يجب مراعاة قوة الترابط بين المعدل والكاولين فحسب، بل يجب أيضًا مراعاة قوة الترابط بين جزيئات المعدل والجزيئات المطاطية الكبيرة. ، فقط عندما يتم تحسين كليهما، يمكن لمعدل السطح أن يكون له أفضل تأثير تعديل.
لأغراض تطبيقية محددة، يكون من الضروري في بعض الأحيان استخدام عاملي اقتران للتعديل المختلط. إن الاستفادة من تأثيرها التآزري للتعديل سيحقق نتائج جيدة غير متوقعة. ومع ذلك، ينبغي الانتباه إلى طريقة الاستخدام وترتيب إضافة المعدلين. .
إعادة تدوير مواد النفايات السيراميكية
يتزايد إنتاج واستهلاك السيراميك عاماً بعد عام، يليه عشرات الملايين من الأطنان من نفايات السيراميك. وفي الوقت نفسه، تعرض الضرر الناجم عن نفايات السيراميك أيضًا لانتقادات واسعة النطاق. ومع الانتشار الواسع لمفاهيم مثل التنمية الخضراء والتنمية المستدامة، من المهم بشكل خاص تحويل نفايات السيراميك إلى موارد قابلة لإعادة التدوير.
في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان لإعادة استخدام موارد النفايات الخزفية. الأول هو المعالجة المباشرة لإعادة دمج مختلف مواد السيراميك المستعملة في الزخارف؛ والآخر هو إعادة تدويرها كمواد خام لصنع منتجات مختلفة. التطبيقات المحددة هي كما يلي:
(1) الحرف اليدوية المعاد تدويرها
باستخدام نفايات السيراميك والنفايات الأخرى المتولدة أثناء عملية الإنتاج كمواد خام رئيسية، يتم إعداد العديد من الفنون الزخرفية الخزفية من خلال التصميم الشخصي وإعادة التركيب. إن ملمس ونمط ولون السيراميك نفسه والأنماط غير المنتظمة التي يتم إنتاجها بعد كسر السيراميك لها قيمة جمالية فريدة. يتم جمع منتجات النفايات الخزفية هذه ومعالجتها من خلال التصميم الجمالي لإنتاج الحرف اليدوية التي لا يمكنها حماية البيئة فحسب، بل تحمي البيئة أيضًا. جمال فريد من نوعه، فهو مادة زخرفية خضراء جيدة. تتميز طريقة إعادة التدوير هذه بتكلفة استخدام منخفضة نسبيًا، وعملية إنتاج بسيطة، ويمكن تصميمها لتلبية الاحتياجات الفردية للأشخاص، لذلك لها قيمة ترويجية واسعة النطاق.
(2) كمواد خام للمعالجة
مواد بناء
المكونات الرئيسية للنفايات الصلبة الخزفية هي السيليكات، لذا فإن نفايات السيراميك لها نشاط معين. بعد المعالجة، يمكن أن يلبي أدائها متطلبات المواد المختلطة النشطة ويمكن استخدامه كمواد مختلطة للأسمنت. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إضافة النفايات الصلبة الخزفية كركام إلى المواد الخرسانية. إن استخدام بقايا نفايات السيراميك لا يمكن أن يوفر الأسمنت ويقلل التكاليف فحسب، بل يقلل أيضًا من درجة الحرارة الداخلية للخرسانة، ويعزز القوة اللاحقة، ويحسن مقاومة التآكل. أصبحت نفايات السيراميك عنصرًا لا غنى عنه ومهمًا في إنتاج الخرسانة عالية الأداء.
إعادة تدوير المعادن الثقيلة
تحتوي نفايات السيراميك على مجموعة متنوعة من المعادن الثمينة، وخاصة الفضة والبلاديوم، والتي لها قيمة كبيرة لإعادة التدوير. في الوقت الحاضر، تشمل الطرق الرئيسية لاستخراج المعادن الثمينة من نفايات السيراميك استخراج السائل السائل، وإذابة حمض النيتريك، وتخفيض كربونات الصوديوم، وما إلى ذلك. إن إعادة تدوير المعادن الثمينة من مواد النفايات لإنتاج موارد متجددة عالية الجودة لا يؤدي فقط إلى التخلص من مواد النفايات، ولكن أيضًا كما يولد فوائد اقتصادية كبيرة.
بلاط السيراميك المعاد تدويره
يمكن أيضًا إعادة استخدام نفايات السيراميك في إنتاج السيراميك نفسه. على سبيل المثال، يمكن إضافة مخلفات الطين والماء إلى مكونات بلاط السيراميك بعد إعادة تدويرها وإزالة الحديد. يمكن أيضًا طين الجسم الأخضر غير المزجج وإعادة استخدامه. يمكن خلط نفايات الجسم الأخضر المزجج بالطين وإعادة استخدامها دون التأثير على جودة حرق التزجيج. يمكن سحق مواد النفايات التي يتم حرقها في درجات حرارة عالية وإعادة استخدامها لإعادة إنتاج السيراميك. في الوقت الحاضر، يتم استخدام السيراميك المعاد تدويره من نفايات السيراميك بشكل أساسي لإنتاج الطوب الخزفي والطوب النفاذي والطوب العتيق والألواح الخزفية المسامية وما إلى ذلك.
استخدامات اخرى
يمكن استخدام نفايات السيراميك لصنع مواد مقاومة للحريق وعازلة للحرارة، ويمكن أيضًا استخدامها لصنع مواد بناء سيراميك جديدة، مثل المواد الممتصة للصوت، والمواد الممتصة للصدمات، ومواد تخزين المياه، وما إلى ذلك. يمكن خلط نفايات السيراميك الكهرضغطية في مواد التخميد وتخميد الاهتزازات مثل الأسفلت والمطاط لتحسين أداء تخميد الاهتزاز للمادة.