구형 실리카 분말 생산
구형 실리콘 분말은 비교적 순도가 높고 입자가 매우 미세하며 유전 특성과 열 전도성이 좋으며 팽창 계수가 낮다는 장점이 있습니다. 대규모 집적 회로 패키징, 항공 우주, 코팅, 의약품 및 일상 화장품에 널리 사용되며 대체할 수 없는 중요한 필러입니다.
구형 실리콘 미세 분말을 제조하는 방법에는 물리 화학적 방법과 화학적 방법의 두 가지가 있습니다. 물리 화학적 방법에는 주로 화염 방법, 폭연 방법, 고온 용융 분무 방법, 플라스마 방법 및 자체 전파 저온 연소 방법이 포함됩니다. 화학적 방법에는 주로 기체상 방법, 액상 방법(졸겔 방법, 침전 방법, 마이크로에멀전 방법), 화학 합성 방법 등이 포함됩니다.
구형 실리콘 미세 분말의 생산 공정에서 각 생산 링크를 엄격히 제어하는 것이 제품 품질이 표준을 충족하는지 확인하는 핵심입니다.
구형 실리콘 미세 분말의 주요 원료는 각 용융 또는 결정질 실리콘 미세 분말입니다.
원료의 안정성
구형 실리콘 미세분말을 생산하는 데 사용되는 원료는 동일한 광맥과 동일한 생산 공정에서 가공된 각진 실리콘 미세분말인 것이 바람직하며, 이는 원료의 균일성을 극대화하고 구형화 온도, 가스 공급, 공급량, 압력, 유량 및 기타 요인이 변하지 않는 조건에서 높은 구형화율을 가진 제품이 생산되도록 하기 위함입니다.
원료의 물리적 및 화학적 지표는 일정 범위 내에서 제어되어야 합니다.
원료의 물리적 및 화학적 지표가 너무 많이 변동하면 구형화 온도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 구형의 분산에도 영향을 미칩니다.
원료 입자 크기 및 입자 크기 분포
다른 입자 크기는 가열 영역이 다르고 가열 후의 수동화 온도점도 다릅니다.
원료 입자 분산성
각진 실리콘 미세분말, 특히 초미립자 각진 실리콘 미세분말을 가공하는 동안 표면 에너지 증가로 인해 종종 분말의 2차 응집이 발생합니다.
원료의 수분 함량
구형 실리콘 미세분말의 원료로 사용되는 각진 실리콘 미세분말이 부적절한 보호, 너무 긴 보관 시간 및 과도한 환경 습도와 같은 요인의 영향을 받으면 분말이 수분을 흡수하고 수분 함량이 높아지고 응집되어 구형 실리콘 미세분말의 구형화 효과에도 영향을 미칩니다.
원료의 방사성 원소는 낮아야 합니다.
저방사선 구형 실리콘 미세분말을 생산하기 위한 원료의 경우, 방사선 원소 자체(예: 우라늄 U, 토륨 Th 등)가 매우 낮아야만 생산된 제품이 저방사선 구형 실리콘 미세분말의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
구형 실리콘 미세분말의 표면 개질에는 두 가지 링크가 있습니다. 하나는 구형 실리콘 미세분말 원료인 각진 실리콘 미세분말, 특히 초미립 각진 실리콘 미세분말의 2차 응집 입자를 분산시키고, 구형화 전에 입자를 분산시키기 위해 먼저 표면 활성화 처리를 수행하는 것입니다. 이를 위해서는 사용된 표면 분산제가 고온에서 완전히 휘발되어야 하며, 그렇지 않으면 구형 실리콘 미세분말에 탄소 침전물이 발생하여 제품 품질에 영향을 미칩니다.
두 번째는 구형 실리콘 미세분말의 후기 개질입니다. 실리콘 미세분말을 무기 필러로 사용하여 유기 수지와 혼합하면 호환성이 낮고 분산이 어려운 문제가 발생하여 집적 회로 패키징 및 기판과 같은 재료의 내열성 및 내습성이 낮아져 제품의 신뢰성과 안정성에 영향을 미칩니다. 실리콘 미세분말과 유기 고분자 재료 간의 계면 결합 문제를 개선하고 적용 성능을 개선하기 위해서는 일반적으로 실리콘 미세분말의 표면을 개질해야 합니다.
효율적인 분말 개질의 핵심
분말 표면 개질은 표면 개질, 표면 처리 등으로도 알려져 있으며, 특정 방법(물리적, 화학적 또는 기계적 등)을 사용하여 입자 표면을 처리, 수정 및 가공하고 분말 표면의 물리적 및 화학적 특성을 의도적으로 변경하여 분말 가공 및 응용 분야의 요구 사항을 충족하는 것을 말합니다. 따라서 분말의 물리적 및 화학적 특성을 이해하는 것은 효율적인 분말 개질을 달성하기 위해 분말 표면의 이러한 특성을 효과적으로 변경하는 데 중요합니다.
비표면적
분말 재료의 비표면적은 입자 크기, 입자 크기 분포 및 기공률과 관련이 있습니다. 분말 재료의 경우 비표면적은 입자 크기와 관련이 있습니다. 입자가 미세할수록 비표면적이 더 큽니다. 이는 입자 표면의 거칠기와 관련이 있습니다. 표면이 거칠수록 비표면적이 더 큽니다. 이는 입자 표면의 기공과 크게 관련이 있습니다. 다공성 분말의 비표면적은 급격히 증가합니다. 미세 기공이 발달한 분말 재료의 비표면적은 그램당 수천 제곱미터에 달할 수 있습니다.
비표면적은 분말 재료의 가장 중요한 표면 특성 중 하나이며 표면 개질제의 양을 결정하는 주요 기준 중 하나입니다. 표면 개질제의 양은 분말의 비표면적과 관련이 있습니다. 비표면적이 클수록 동일한 피복률을 달성하는 데 더 많은 표면 개질제가 필요합니다.
표면 에너지
분말의 표면 에너지는 구조, 원자 간의 결합 유형 및 결합력, 표면 원자 수 및 표면 작용기와 관련이 있습니다. 재료가 분쇄된 후 새로운 표면이 생성되고 기계적 에너지의 일부가 새로운 표면의 표면 에너지로 변환됩니다. 일반적으로 분말의 표면 에너지가 높을수록 응집되는 경향이 커지고 물 흡수 및 접착력이 강해집니다.
표면 습윤성
무기 분말 표면의 습윤성 또는 소수성은 플라스틱, 고무, 접착제 및 오일 코팅용 필러 또는 안료와 같은 폴리머 기반 복합 재료용 필러의 중요한 표면 특성 중 하나입니다.
표면 흡착 특성
기체상 또는 액상의 분자(또는 원자)가 분말 표면에 충돌하면 이들 간의 상호 작용으로 인해 일부 분자(원자, 이온)가 분말 표면에 남아 분말 표면의 이러한 분자(또는 원자, 이온) 농도가 기체상 또는 액상의 농도보다 높아집니다. 이러한 현상을 흡착이라고 합니다. 분말은 일반적으로 흡착제라고 하며 흡착된 물질을 흡착물이라고 합니다. 분말의 비표면적이 클수록 흡착 현상이 더 커집니다.
표면 전기적 특성
분말 표면의 전기적 특성은 H+, 0H- 등과 같은 분말 표면의 하전 이온에 의해 결정됩니다. 용액 내 분말 재료의 전기적 특성은 용액의 pH 값과 용액 내 이온의 유형과도 관련이 있습니다. 분말 표면의 전하와 크기는 입자 간, 입자와 계면활성제 분자 및 기타 화학 물질 간의 정전기력에 영향을 미쳐 입자 간의 응집력 및 분산 특성과 입자 표면의 표면 개질제 흡착에 영향을 미칩니다.
표면 화학적 특성
분말 표면의 화학적 특성은 분말 재료의 결정 구조, 화학적 조성, 표면 흡착제 등과 관련이 있습니다. 특정 조건에서 분말의 흡착 및 화학 반응 활동과 표면 전기적 특성 및 젖음성 등을 결정합니다. 따라서 적용 성능과 표면 개질제 분자와의 상호 작용에 중요한 영향을 미칩니다. 용액 내 분말 표면의 화학적 특성은 용액의 pH 값과도 관련이 있습니다.
탄화규소 세라믹: 태양광 산업 응용 분야
탄화규소 세라믹은 기계적 강도, 열 안정성, 고온 저항성, 산화 저항성, 열 충격 저항성 및 내화학성으로 야금, 기계, 신에너지, 건축 자재 및 화학 물질과 같은 고온 분야에서 널리 사용됩니다. 그 성능은 또한 태양광 제조, LPCVD(저압 화학 기상 증착), PECVD(플라스마 화학 기상 증착) 및 기타 열 공정 링크에서 TOPcon 셀의 확산에도 충분합니다.
기존의 석영 재료와 비교하여 탄화규소 세라믹 재료로 만든 보트 지지대, 보트 및 파이프 피팅은 강도가 더 높고 열 안정성이 더 좋으며 고온에서 변형이 없으며 수명이 석영 재료의 5배 이상입니다. 사용 비용과 유지 관리 및 가동 중지로 인한 에너지 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 비용 이점이 분명하고 원자재 범위가 넓습니다.
그 중 반응 결합 탄화규소(RBSC)는 소결 온도가 낮고 생산 비용이 낮으며 재료 밀도가 높습니다. 특히 반응 소결 공정 중 체적 수축이 거의 없습니다. 대형 및 복잡한 모양의 구조 부품을 제조하는 데 특히 적합합니다. 따라서 보트 지지대, 보트, 캔틸레버 패들, 용광로 튜브 등과 같은 대형 및 복잡한 제품을 생산하는 데 가장 적합합니다.
실리콘 카바이드 보트는 미래에도 큰 개발 전망이 있습니다. LPCVD 공정이나 붕소 확산 공정에 관계없이 석영 보트의 수명은 비교적 낮고 석영 재료의 열 팽창 계수는 실리콘 카바이드 재료의 열 팽창 계수와 일치하지 않습니다. 따라서 고온에서 실리콘 카바이드 보트 홀더와 일치하는 과정에서 편차가 발생하기 쉽고 보트가 흔들리거나 심지어 파손될 수 있습니다. 실리콘 카바이드 보트는 통합 성형 및 전체 가공 공정 경로를 채택합니다. 모양 및 위치 허용 오차 요구 사항이 높고 실리콘 카바이드 보트 홀더와 더 잘 협력합니다. 또한, 실리콘 카바이드는 강도가 높고, 인간 충돌로 인한 보트 파손은 석영 보트보다 훨씬 적습니다.
로 튜브는 로의 주요 열전달 구성 요소로, 밀봉 및 균일한 열전달에 역할을 합니다. 석영로 튜브와 비교할 때, 실리콘 카바이드 로 튜브는 열전도도가 좋고, 가열이 균일하며, 열 안정성이 좋습니다. 수명은 석영 튜브의 5배 이상입니다. 그러나 실리콘 카바이드 로 튜브의 제조 난이도는 매우 높고 수율도 매우 낮습니다. 아직 연구 개발 단계에 있으며 아직 대량 생산되지 않았습니다.
포괄적으로 비교하면, 제품 성능이나 사용 비용 측면에서 실리콘 카바이드 세라믹 재료는 태양 전지 분야의 특정 측면에서 석영 재료보다 더 많은 이점이 있습니다. 태양광 산업에서 실리콘 카바이드 세라믹 재료를 적용하면 태양광 회사가 보조 재료의 투자 비용을 줄이고 제품 품질과 경쟁력을 향상시키는 데 큰 도움이 되었습니다. 미래에는 대형 실리콘 카바이드 용광로 튜브, 고순도 실리콘 카바이드 보트, 보트 지지대 등이 대량으로 사용되고 비용이 지속적으로 낮아짐에 따라, 태양광 전지 분야에서 실리콘 카바이드 세라믹 소재를 응용하는 것은 태양광 발전 분야의 광에너지 변환 효율을 높이고 산업 비용을 낮추는 데 중요한 요소가 될 것이며, 태양광 신에너지 개발에 중요한 영향을 미칠 것입니다.
태양광 발전의 대규모 확대는 에너지 및 환경 위기 관리에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
증가하는 세계적 에너지 수요에 따라 주로 석유, 석탄, 천연 가스와 같은 화석 에너지는 결국 고갈될 것입니다. 또한 화석 에너지는 사용 중에 심각한 환경 오염을 일으킬 것입니다. 위의 문제를 해결하기 위해 태양 에너지, 풍력 에너지, 수력 및 핵 에너지와 같은 재생 에너지가 사람들의 관심을 끌고 있습니다.
태양 에너지를 활용하는 주요 방법은 태양광 발전입니다. 다른 발전 기술과 비교할 때 태양광 발전은 녹색이고 환경 친화적이며 충분한 태양 에너지 자원을 보유하고 발전 과정에서 안전하고 신뢰할 수 있으며 발전 장비를 설치하고 운반하기 쉽다는 장점이 있습니다. 태양광 발전의 대규모 홍보는 에너지 및 환경 위기의 거버넌스에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.
태양광 발전의 원리에 따르면 태양광 구성 요소(예: 태양 전지판)에 햇빛이 비추면 광자가 태양광 재료의 전자와 상호 작용하여 전자가 재료에서 빠져나와 광전류를 형성합니다. 즉 직류입니다. 대부분의 전기 장비는 AC로 구동되므로 태양광 어레이에서 생성된 직류는 직접 사용할 수 없으며, 직류를 교류로 변환하여 태양광 그리드 연결 전력을 달성해야 합니다.
위의 목적을 달성하는 핵심 장치는 인버터이므로 태양광 그리드 연결 인버터는 태양광 발전 기술의 핵심이며 인버터의 작업 효율은 태양 에너지의 이용 효율을 크게 결정합니다.
전력 장치는 태양광 그리드 연결 인버터의 핵심 구성 요소입니다. 오늘날 전기 산업에서 사용되는 다양한 반도체 장치는 대부분 실리콘(Si) 재료를 기반으로 하며 상당히 성숙하게 개발되었습니다. Si는 다양한 전자관과 집적 회로에 널리 사용되는 반도체 재료입니다. 전력 반도체 장치의 사용이 점점 더 다양해짐에 따라 고성능 요구 사항과 열악한 작업 환경이 있는 일부 응용 분야에서는 실리콘 장치의 사용이 제한됩니다. 이를 위해 사람들은 더 나은 성능의 반도체 장치를 개발해야 합니다. 그 결과 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 와이드 밴드갭 반도체 장치가 탄생했습니다.
실리콘 기반 디바이스와 비교했을 때, 실리콘 카바이드 디바이스는 일련의 주목할 만한 우수한 특성을 보입니다.
(1) 높은 파괴 전계 강도: SiC의 파괴 전계 강도는 Si의 약 10배로, SiC 디바이스는 더 높은 차단 전압을 가지고 더 높은 전계 조건에서 작동할 수 있어 전력 밀도를 개선하는 데 도움이 됩니다.
(2) 넓은 밴드갭: SiC는 실온에서 고유 캐리어 농도가 낮아 온 상태에서 온 저항이 낮아집니다.
(3) 높은 포화 드리프트 속도: SiC는 더 높은 전자 포화 드리프트 속도를 가지고 있어 스위칭 프로세스 중에 더 빨리 정상 상태에 도달하고 스위칭 프로세스 중에 에너지 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.
(4) 높은 열전도도: SiC는 더 높은 열전도도를 가지고 있어 전력 밀도를 크게 개선하고 방열 시스템의 설계를 더욱 단순화하며 디바이스 수명을 효과적으로 연장합니다.
간단히 말해, 실리콘 카바이드 전력 장치는 태양광 인버터의 "높은 변환 효율"과 "낮은 에너지 소비"를 달성하는 데 필요한 낮은 역회복 특성과 빠른 스위칭 특성을 제공합니다. 이는 태양광 인버터의 전력 밀도를 개선하고 킬로와트시당 비용을 더욱 낮추는 데 중요합니다.
초미립자 분쇄장비의 한의학 분야 응용
초미분 분쇄 기술은 한약의 추출 속도와 생물학적 이용 가능성을 개선하고, 한약 제제의 품질을 향상시키며, 자원을 절약할 수 있습니다. 한약은 초미분 분쇄 후 다양한 투여 형태로 더 만들어질 수 있으며, 광범위한 개발 전망이 있습니다.
초미분 분쇄 기술은 기계적 또는 유체 역학을 사용하여 0.5~5.0mm 재료를 마이크로미터 또는 나노미터 수준으로 분해하는 첨단 기술입니다. 전통적인 분쇄와 비교할 때 재료 절약, 빠른 분쇄 속도, 균일하고 미세한 분말 입자 크기의 이점이 있습니다.
분쇄 매체에 따라 초미분 분쇄 기술은 건식 및 습식 분쇄로 나뉩니다. 건식 분쇄는 건식 조건에서 재료를 분쇄하여 흡착, 팽창 및 수용성이 좋은 초미분 분말을 생산할 수 있는 반면, 습식 분쇄는 (반)유동성 재료를 분쇄하는 것입니다. 건식 분쇄와 비교할 때 먼지 위험이 적고 발열이 적으며 동시에 균질화 및 유화 효과가 있어 제품 맛이 더 섬세해집니다.
중의약의 고유한 특성에 따라 중의약 초미분말은 대부분 기계적 힘을 가하여 제조합니다. 일반적인 기계 장비는 세 가지가 있습니다.
제트 밀
제트 밀은 유체 에너지 밀이라고도 합니다. 핵심 구성 요소는 노즐과 분쇄 챔버입니다. 작동 원리는 고속 기류 또는 과열 증기를 충격 캐리어로 사용하여 노즐에서 분사하여 재료의 파단 거동에 에너지를 제공하고 재료 균열이 불안정해지고 외부 힘의 작용으로 열리고 확장되며 거시적인 표현은 재료 입자 크기의 변화입니다. 충격 캐리어로 고속 기류를 사용하는 제트 밀은 종종 중의약 분쇄에 사용되며 다음 5가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 수평 디스크 유형, 순환 튜브 유형, 반대 분무 유형, 충격 플레이트 대상 유형, 유동화 침대 유형.
제트 밀은 바삭한 질감, 열 감도 및 낮은 녹는점을 가진 중의약에 적합하지만 휘발성 성분이 포함된 약재에는 적합하지 않습니다. 분쇄 후 제품은 균일한 입자 크기 분포, 높은 분류 정확도, 강한 친화력을 가지며 입자의 고유한 특성을 유지합니다. 따라서 이 기술은 다양한 고성능 미세분말 소재를 개발하는 데 선호되는 방법이 되었습니다.
고속 기계적 충격 분쇄기
고속 기계적 충격 분쇄기는 축을 중심으로 고속으로 회전하는 로터를 사용하여 소재에 운동량을 전달하여 소재가 라이너와 격렬하게 충돌하여 초미립자 분말을 얻습니다. 이 공정에서 발생하는 분쇄, 전단 및 와전류 효과는 새로운 분말 표면의 형성을 촉진할 수 있습니다.
이 장비는 공급이 편리하고 면적이 작으며 분쇄 효율이 높고 분쇄 입자 크기를 조정할 수 있습니다. 중저경도 한약의 분쇄에 널리 사용되지만 분쇄 공정 중에 열 효과가 있으며 열에 민감하고 녹는점이 낮은 한약에는 적합하지 않습니다. 이 장비는 주로 분쇄를 위한 부품의 고속 작동에 의존하여 부품의 심각한 마모와 한약의 오염이 불가피합니다. 따라서 내마모성이 높은 소재의 개발은 이러한 장비의 개발을 촉진하는 중요한 방법입니다.
진동 밀
진동 밀에는 분쇄 매체, 분쇄 볼 및 편심 여기 장치가 포함됩니다. 작동 원리는 복잡하고 다중 스케일입니다. 편심 메커니즘은 볼을 구동하여 고주파로 주기적으로 진동합니다. 분쇄 매체는 그에 따라 움직이고 재료에 여러 힘을 가하여 재료의 균열 확장을 악화시켜 외부 구조를 파괴합니다.
진동 밀은 다양한 경도의 한약을 분쇄하는 데 적합하며 얻은 입자의 입자 크기 분포는 좁습니다. 진동 밀에 냉각 장치가 장착되어 있으면 열에 민감하고 녹는점이 낮으며 휘발성이 있는 한약재를 저온 분쇄할 수도 있습니다.
초미립자 분쇄 기술은 한의학 분야에 새로운 기회를 가져왔지만 에어젯 밀의 에너지 소비 및 진동 밀의 소음과 같은 몇 가지 과제도 있습니다.
리튬이온전지에 실리콘계 음극재의 응용
신에너지 자동차, 에너지 저장 및 기타 시장의 활발한 발전으로 리튬 배터리 및 음극재의 시장 규모와 기술 수준이 지속적으로 향상되고 있습니다. 현재 상용 흑연 음극재의 비용량은 흑연 재료의 이론 비용량에 가깝고 실리콘 기반 음극재의 상업적 응용이 더욱 가속화되었습니다.
실리콘 기반 음극재는 매우 높은 이론 비용량으로 인해 리튬 이온 배터리 음극재 연구의 핫스팟이 되었습니다. 실리콘 음극재의 이론 비용량은 상용 흑연 음극재보다 훨씬 높고 작동 전압이 적당하여 실리콘 기반 음극재가 배터리 에너지 밀도를 개선하는 데 상당한 이점이 있습니다. 그러나 충전 및 방전 중 실리콘의 부피 팽창 및 수축이 너무 커서 재료 균열 및 파편화가 발생하고 SEI 필름이 지속적으로 두꺼워져 배터리의 사이클 안정성과 속도 성능에 심각한 영향을 미칩니다.
리튬 이온 배터리 응용 분야에서 실리콘 기반 음극 재료의 결함을 해결하기 위해 연구자들은 나노기술, 복합 재료 기술, 구조 설계, 표면 개질, 전해질 최적화, 사전 리튬화, 다공성 실리콘 및 합금 실리콘 등 다양한 기술적 경로를 제안했습니다.
이러한 기술적 경로는 실험실 연구에서 산업적 응용에 이르기까지 모든 단계를 포괄하며, 나노 크기 조정 및 복합 재료 기술을 통해 체적 확장 문제를 완화하고, 구조 설계 및 표면 개질을 통해 전도도와 안정성을 개선하며, 전해질 시스템을 최적화하여 배터리의 전반적인 성능을 향상시킵니다. 사전 리튬화 기술은 초기 쿨롱 효율을 개선할 수 있고, 다공성 실리콘 구조는 체적 변화를 완화하는 데 도움이 되며, 합금 실리콘은 더 높은 용량과 안정성을 제공할 수 있습니다. 이러한 기술적 경로를 포괄적으로 적용하면 고성능, 장수명 및 저비용 실리콘 기반 음극 재료를 달성하고 실용적인 응용 분야에서 널리 보급될 것으로 예상됩니다.
현재 실리콘-탄소 재료와 실리콘-산소 재료는 실리콘 기반 음극의 두 가지 주요 기술적 경로입니다.
그 중에서도 실리콘-탄소 음극재는 높은 1차 쿨롱 효율로 알려져 있지만, 사이클 수명을 개선해야 합니다. 실리콘 소재의 나노 사이징을 실현함으로써 충전 및 방전 과정에서 발생하는 팽창 및 파손 문제를 줄여 사이클 수명을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 상대적으로 실리콘-산소 음극재의 주요 장점은 1차 효율이 낮지만 사이클 안정성이 우수하다는 것입니다. 그러나 사전 리튬화와 같은 기술적 수단을 채택함으로써 1차 효율을 효과적으로 개선할 수 있습니다.
상업적 응용 측면에서 현재 실리콘 기반 음극재의 주요 상업적 응용 분야는 탄소 코팅된 실리콘 산화물, 나노 실리콘 탄소, 실리콘 나노와이어 및 비정질 실리콘 합금을 포함합니다. 그 중에서도 탄소 코팅된 실리콘 산화물과 나노 실리콘 탄소는 상업화가 가장 높으며, 일반적으로 흑연과 5%-10% 비율로 혼합됩니다. 최근 몇 년 동안 실리콘 기반 음극재는 점차 산업화되고 있습니다.
고체 전지 분야에서 실리콘 기반 음극재는 높은 이론 에너지 밀도, 뛰어난 고속 충전 및 방전 성능, 우수한 안전 성능 등으로 인해 고체 전지 음극재의 주요 개발 방향 중 하나로 간주됩니다.
차세대 통신 핵심소재: 탄탈산리튬
사물인터넷, 인공지능, 빅데이터 기술의 급속한 발전으로 탄탈산리튬(LiTaO3)은 압전성, 음향광학, 전기광학 등의 우수한 특성으로 인해 디지털 신호 처리, 5G 통신, 안내, 적외선 감지기 등의 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 단결정 필름은 무어 이후 시대의 새로운 장치 개발에 시급히 필요한 새로운 소재로 여겨집니다.
탄탈산리튬은 성능이 뛰어난 다기능 결정 소재입니다. 일메나이트 구조를 가지고 있으며 무색 또는 밝은 노란색입니다. 결정 원료가 풍부하고 성능이 안정적이며 가공이 쉽습니다. 고품질의 대형 단결정을 생산할 수 있습니다. 연마된 탄탈산리튬 결정은 공진기, 표면 필터, 트랜스듀서와 같은 전자 통신 장치의 제조에 널리 사용될 수 있습니다. 휴대전화, 위성 통신, 항공우주 등 많은 고급 통신 분야에서 없어서는 안 될 기능성 소재입니다.
주요 응용 분야
표면 탄성파(SAW) 필터
표면 탄성파 필터는 압전 수정 발진기 재료의 압전 효과와 표면 탄성파 전파의 물리적 특성을 사용하여 만든 특수 필터링 장치입니다. 낮은 전송 손실, 높은 신뢰성, 큰 제조 유연성, 아날로그/디지털 호환성 및 뛰어난 주파수 선택 특성의 장점이 있습니다. 주요 구성 요소에는 전송 라인, 압전 수정 및 감쇠기가 포함됩니다. 신호가 전송 라인을 통해 압전 수정 표면에 도달하면 표면 탄성파가 생성됩니다. 다른 주파수의 표면 탄성파의 속도는 전파 중에 다릅니다. 압전 수정과 인터디지털 변환기의 기하학적 모양과 전송 매개 변수와 반사기의 존재를 합리적으로 설계함으로써 다른 주파수의 필터링 효과를 얻을 수 있습니다.
수정 발진기
수정 발진기는 직류를 특정 주파수의 교류로 변환하는 에너지 변환 장치입니다. 주로 압전 결정의 압전 효과를 사용하여 안정적인 전기 진동을 생성합니다. 칩의 두 극에 전압을 인가하면 결정이 변형되어 금속판에 전압이 발생합니다. 수정 발진기는 매우 안정적인 주파수 AC 신호로 인해 통신 라디오 방송국, GPS, 위성 통신, 원격 제어 모바일 기기, 휴대폰 송신기 및 고급 주파수 카운터에 널리 사용됩니다. 일반적으로 전기 에너지와 기계적 에너지를 변환하여 안정적이고 정확한 단일 주파수 진동을 제공할 수 있는 수정을 사용합니다. 현재 일반적으로 사용되는 수정 재료에는 석영 반도체 재료와 리튬 탄탈레이트 칩이 있습니다.
열전 검출기
열전 검출기는 열전 효과를 사용하여 온도 변화 또는 적외선 복사를 감지하는 센서입니다. 비접촉 형태로 대상의 에너지 변화를 감지하여 측정 가능한 전기 신호를 생성할 수 있습니다. 핵심 구성 요소는 열전 칩으로, 일반적으로 반대 전하를 갖는 단위로 구성되고 결정 축과 자발적 분극이 있는 특수한 특성을 가진 단일 결정 재료입니다. 열전기 재료는 매우 얇게 준비해야 하며, 전극은 결정 축에 수직인 표면에 도금됩니다. 상부 표면 전극은 사용하기 전에 흡수층으로 도금해야 합니다. 적외선 복사가 흡수층에 도달하면 열전기 칩이 가열되고 표면 전극이 생성됩니다. 복사가 중단되면 역분극 전하가 생성됩니다.
리튬 탄탈레이트는 큰 열전기 계수, 높은 퀴리 온도, 작은 유전 손실 계수, 단위 부피당 낮은 열 융점, 작은 비유전율 및 안정적인 성능으로 인해 5G 통신, 광자 칩, 양자 정보 및 기타 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.
치아보철에 사용되는 세라믹 소재
치과 보철물은 임상 사용에 필요한 기계적, 물리적, 화학적 특성을 가질 뿐만 아니라 생체적합성도 양호한지 확인하기 위해 엄격한 생물학적 테스트를 거쳐야 합니다. 최근 몇 년 동안 재료 과학과 기술의 지속적인 발전과 사람들의 생활 수준의 지속적인 향상으로 세라믹 재료, 수지 기반 복합 재료, 금속 재료, 3M 나노 수지, 유리 세라믹 및 기타 재료가 점차 널리 사용되고 있습니다.
(1) 알루미나 세라믹
알루미나 세라믹은 뛰어난 화학적 안정성과 기계적 특성을 가진 흰색 결정질 고체 또는 분말입니다. 치과 보철물 재료인 알루미나는 실제 치아와 일치하는 색상과 빛 투과율을 가지고 있으며 미적 요구 사항을 충족하며 시험관 내 섬유 조직에 대한 독성이 약하다는 장점이 있습니다.
(2) 지르코니아 세라믹
20세기 말에 지르코니아가 치과 보철물로 개발되었습니다. 지르코니아 세라믹은 상당한 내마모성, 내식성 및 고온 저항성, 우수한 광학 효과를 가지고 있으며 치아 복원에 적합하며 강도가 높습니다. 지르코니아는 안정성이 강하고 생체 적합성이 좋습니다. 알루미나에 비해 내마모성과 인성이 더 높습니다. 밸브, 복합 세라믹 인공 뼈, 고관절, 뼈 및 치근 생산에 적합합니다.
(3) 생체 활성 유리
생체 활성 유리는 뼈 조직과 결합하고 동시에 연조직과 연결할 수 있는 인공 생체 재료입니다. 생체 적합성, 낮은 독성, 뼈 유도 및 뼈 형성과 같은 우수한 특성을 가지고 있으며 지혈 및 항균 효과가 좋습니다. 신체에 이식될 때 특정 생물학적 및 생리적 기능을 달성할 수 있습니다. 생체 활성 유리는 뼈 이식, 뼈 충전 재료, 치조능선 유지 및 재건 재료 및 구강 임플란트 코팅 재료로 사용할 수 있습니다.
(4) 하이드록시아파타이트 세라믹
하이드록시아파타이트는 육방정계 결정계에 속하며 전형적인 생체 활성 세라믹입니다. 그 구성은 천연 뼈 조직의 무기 성분에 가깝고 생체적합성이 좋습니다. 체내에 이식할 때 안전하고 무독성일 뿐만 아니라 뼈 성장을 수행할 수도 있습니다. 우수한 생리활성 물질입니다. 치주 골 결손 치료 및 인공 치아 뿌리 임플란트를 위한 구강 의학 분야에서 자주 사용됩니다.
(5) 인산삼칼슘 세라믹
인산삼칼슘은 생체적합성과 생물독성이 좋은 중요한 인산칼슘 세라믹입니다. 인산삼칼슘은 다양한 부위의 분해 속도와 다양한 뼈 특성의 요구 사항에 따라 특정 크기와 모양의 중공 구조적 구성 요소로 만들 수 있으며 다양한 정형외과 질환을 치료하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 인산삼칼슘은 근단골 재생과 치수 칼슘 교량 형성을 유도하는 생물학적 특성을 가지고 있으며 구강 의학 분야에서 널리 사용되고 가치가 있습니다.
(6) 장석도자
장석도자는 유리 매트릭스에 불규칙한 입자 구조가 분포된 붕규산 장석 유리입니다. 전치부 베니어, 풀 크라운 및 후치부 인레이에 사용됩니다. 자연치에 가까운 우수한 심미적 효과와 마모성이 있습니다. 연삭 및 연마 후 입에 사용할 수 있습니다.
(7) 유리 세라믹
유리 세라믹은 일련의 열처리 절차를 통해 얻은 유리 매트릭스에 유리상과 결정상이 균일하고 밀도 있게 분포된 다결정 고체입니다. 미세결정 유리라고도 합니다. 유리 세라믹은 투과율과 자연치에 가까운 포화도 때문에 전치부의 심미적 복원에 선호되는 재료가 되었습니다. 유리 세라믹은 내식성과 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 결정화 공정의 열처리 공정을 조정하여 굽힘 강도와 파괴 인성을 제어할 수 있습니다. 따라서 다양한 용도에 적합한 제품이 차례로 개발되었습니다.
(8) 복합 세라믹
복합 세라믹은 기존 세라믹의 특성과 새로운 레진 가공 소재를 결합한 새로운 유형의 레진-세라믹 복합 소재입니다. 장점은 CAD/CAM 기술을 사용하여 구현할 수 있다는 것입니다. 또한 복합 세라믹은 레진 성분이 다량 포함되어 있어 복원물이 손상되면 레진으로 쉽게 수리할 수 있습니다.
볼밀 효율 향상의 핵심
분쇄 효율에 영향을 미치는 요인
분쇄 효율은 볼밀 성능의 중요한 지표로, 광물 가공 효율을 개선하고 에너지 소비를 줄이는 데 중요합니다.
재료 특성은 기본 요소이며 경도, 인성, 밀도 및 파괴 특성은 분쇄의 어려움에 영향을 미칩니다.
밀 작동 매개변수는 속도, 충전 속도, 미디어 크기 및 유형과 같은 효율에 상당한 영향을 미칩니다. 속도를 최적화하면 충격과 마찰을 극대화할 수 있으며 적절한 충전 속도는 재료와 미디어 간의 효과적인 접촉을 보장합니다. 분쇄 미디어의 유형과 크기도 중요합니다. 다양한 재료와 크기의 미디어는 분쇄 효율에 영향을 미칩니다. 올바른 미디어를 선택하면 분쇄 효과를 개선할 수 있습니다.
분쇄 공정의 선택도 효율에 영향을 미칩니다. 습식 분쇄는 미세 입자 요구 사항에 적합하고 건식 분쇄는 수분 함량이 낮은 재료에 적합합니다.
밀의 설계 및 유지 관리도 중요합니다. 구조적 설계는 분쇄 효율에 영향을 미치고 부적절한 유지 관리로 인해 효율이 저하됩니다.
볼밀 속도
운동 에너지 정리에 따르면 물체의 질량이 일정할 때 물체의 속도가 클수록 운반하는 에너지가 커집니다. 마찬가지로 볼밀 분쇄 항아리의 속도가 클수록 입자 매체 입자가 운반하는 분쇄 및 분쇄 에너지가 커지고 분쇄 및 분쇄 효과가 좋아지지만 에너지 소비 증가, 입자 매체 자체 손실 증가, 분쇄 항아리의 심한 가열과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 분쇄 항아리 속도가 너무 낮으면 입자 매체가 운반하는 에너지가 재료의 분쇄 및 분쇄를 달성하기에 충분하지 않을 수 있으며 분쇄 역할을 하지 못할 수 있습니다.
입자 매체의 충전 속도
충전 속도는 느슨한 상태에서 입자 매체가 차지하는 분쇄 항아리의 내부 부피와 분쇄 항아리의 실제 부피의 비율을 말합니다. 분쇄 항아리의 입자 매체 충전 속도는 분쇄 효율에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다.
입자 매체의 입자 크기
물체의 임펄스 방정식에 따르면, 다른 질량의 물체는 동일한 속도에서 다른 운동 에너지를 전달합니다. 동일한 재료의 입자 매체에서 입자 크기는 단일 입자의 질량을 결정합니다. 따라서 입자 매체의 적절한 입자 크기를 선택하면 분쇄 효율을 효과적으로 개선할 수 있습니다.
볼 비율
볼 비율은 재료와 분쇄 매체의 비율이며, 이는 분쇄 효율에도 상당한 영향을 미칩니다. 적절한 볼 비율은 분쇄 매체가 효과적으로 에너지를 재료로 전달하도록 할 수 있습니다. 볼 비율을 결정하려면 재료 특성, 밀 유형 및 예상 분쇄 미세도를 고려해야 합니다.
분쇄 물의 양
습식 분쇄 공정 동안 분쇄 물의 양은 분쇄 효율과 슬러리 농도에 직접적인 영향을 미칩니다. 슬러리의 유동성은 물의 양을 조정하여 매체와 재료 간의 상호 작용을 보장하고 밀 과부하를 방지하고 분쇄 효율을 낮추는 것을 통해 제어해야 합니다.
강철 볼 크기와 비율
볼밀의 작동에서 강철 볼은 분쇄 매체이며, 그 크기와 비율은 분쇄 효율에 결정적인 영향을 미칩니다. 적절한 강철 볼 크기와 비율은 재료의 분쇄 효율을 효과적으로 개선하고 에너지 소비를 줄이며 밀의 수명을 연장할 수 있습니다.
공정 및 장비 개선
볼밀의 작동률을 개선하는 또 다른 핵심 수단은 공정 및 장비 개선입니다. 현대 기술의 지속적인 발전과 재료 과학의 진보로 인해 전통적인 볼 밀링 공정 및 장비는 업그레이드 및 변환의 필요성에 직면하고 있습니다.
결함 분석 및 예방
볼밀의 작동 효율성과 안정성은 전체 생산 공정의 품질과 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 그러나 장기 작동 공정에서 다양한 내부 및 외부 요인의 영향으로 볼밀은 종종 높은 메인 베어링 온도, 비정상적인 작동음, 팽창된 배 및 기타 문제와 같은 다양한 결함이 발생하여 생산 효율성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 장비가 손상되고 생산 비용이 증가할 수 있습니다.
황산 바륨은 배터리 생산에 어떻게 중요한 역할을 하나요?
바라이트의 주요 성분은 황산바륨(BaSO4)이며, 가장 잘 알려진 용도는 석유 굴착 진흙 가중제, 바륨 화학 물질 및 핵 방사선 보호 원료입니다.
황산바륨은 강한 화학적 불활성, 우수한 안정성, 산 및 알칼리 저항성, 적당한 경도, 높은 비중, 높은 백색도 및 유해한 광선을 흡수하는 능력의 장점이 있습니다. 환경 친화적인 재료입니다. 고순도 나노 황산바륨은 일반 황산바륨의 용도뿐만 아니라 다른 특수 용도도 있습니다. 예를 들어, 코팅, 제지, 고무, 잉크 및 플라스틱과 같은 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
황산바륨은 또한 중요한 용도가 있습니다. 배터리 제조에서 가장 일반적으로 사용되는 무기 팽창제입니다. 기본적이고 재생 가능하며 재활용 가능한 신에너지로서 배터리는 운송, 통신, 전기, 철도, 국방, 컴퓨터 및 과학 연구와 같은 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.
신에너지 광물인 황산바륨은 배터리 생산에서 매우 중요한 역할을 합니다. 배터리 수명이 단축되는 주된 이유는 배터리 음극판의 황산화입니다. 따라서 납산 배터리에서 황산 바륨의 주요 역할은 음극판의 활성을 높이고 판이 굳는 것을 방지하며 배터리의 수명을 연장하는 것입니다.
배터리의 음극 납 페이스트에서 우수한 충진 특성과 안정적인 특성을 가진 침전 황산 바륨은 일반적으로 배터리 음극의 황산화 정도를 줄이는 데 사용됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
1. 황산 바륨과 황산 납은 동일한 격자 구조를 가지고 있어 배터리 음극에서 황산 바륨(BaSO4)의 도움으로 생성된 황산 납(PbSO_4)이 판의 다양한 위치에 고르게 분포되어 비가역적 황산화를 억제하고 배터리 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.
2. 침전 황산 바륨은 입자 크기가 작고 분산성이 좋습니다. 실험 결과 응집이 없는 경우 황산 바륨의 입자 크기가 작을수록 배터리 음극의 황산화 정도가 낮아지는 것으로 나타났습니다.
3. 침전 황산 바륨은 고순도이며 철분이 거의 없으며 방전하기 쉽지 않습니다. 배터리가 방전되면 PbSO4는 더 많은 결정 중심을 가질 수 있으며 납 비표면적이 수축되는 것을 더 잘 방지하고 음극판의 활성을 향상시키고 판이 경화되는 것을 방지하며 배터리의 수명을 연장할 수 있습니다.
4. 황산 바륨은 매우 불활성이며 전극의 산화 환원 과정에 참여하지 않습니다. 기계적으로 납과 납 또는 황산 납을 분리하여 전극 재료의 잘 발달된 비표면적을 유지합니다.