Важность порошков для современной керамики
Важность порошков для современной керамики напрямую отражается в понимании людьми современной керамики.
Общее определение современной керамики таково: использование в качестве сырья высокочистых, сверхтонких искусственно синтезированных или выбранных неорганических соединений, наличие точного химического состава, точной технологии производства и обработки, а также структурного проектирования, а также превосходных механических, акустических, оптических и термических свойств. характеристики. Керамика с электрическими, биологическими и другими свойствами представляет собой оксиды или неоксиды, состоящие из металлических элементов (Al, Zr, Ca и др.) и неметаллических элементов (O, C, Si, B и др.). Они состоят из ионных связей и ковалентных связей. Склеенные совместно склеенные керамические материалы.
Что касается химического состава, обычно учитываются два аспекта: высокая чистота и точное соотношение.
Что касается высокой чистоты. Наличие примесей иногда может серьезно повлиять на эксплуатационные характеристики продукции. Например, в оксиде алюминия высокой чистоты часто присутствуют такие примеси, как кремний, кальций, железо, натрий и калий. Наличие примесей железа сделает спеченный материал черным и темным; примеси натрия и калия будут влиять на электрические свойства материала, вызывая ухудшение его электрических свойств; а оставшиеся две примеси приведут к аномальному росту зерен материала в процессе спекания. В случае прозрачной керамики влияние примесей еще сильнее. Наличие примесей в керамическом порошке прямо заявит о «слепоте» прозрачной керамики. Это связано с тем, что примеси, как вторая фаза, сильно отличаются от оптических свойств материала керамического корпуса, что часто приводит к тому, что центры рассеяния и поглощения значительно снижают светопропускание керамики. В нитридной керамике, такой как нитрид кремния и нитрид алюминия, наличие примесей кислорода может привести к снижению теплопроводности.
По соотношению. В рецептурах производства керамики в большинстве случаев нет необходимости в одном компоненте чрезвычайно «высокой чистоты», но часто добавляются некоторые вспомогательные материалы, такие как добавки для спекания. В этом случае точное дозирование является самым основным требованием, поскольку различный химический состав и содержание оказывают решающее влияние на характеристики продукта.
Фазовый состав
Как правило, порошок должен иметь ту же физическую фазу, что и керамическое изделие, насколько это возможно, и не ожидается, что фазовый переход произойдет в процессе спекания. Хотя иногда фазовый переход действительно может способствовать уплотнению керамики, в большинстве случаев возникновение фазового перехода не способствует спеканию керамики.
Размер частиц и морфология
Вообще говоря, чем мельче частицы, тем лучше. Потому что, согласно существующей теории спекания, скорость плотности тела обратно пропорциональна размеру порошка (или его размеру в определенной степени). Чем мельче частицы, тем больше способствует спеканию. Например, благодаря своей высокой удельной поверхности ультрадисперсный порошок нитрида алюминия увеличит движущую силу спекания во время процесса спекания и ускорит процесс спекания.
Лучшая текучесть керамического порошка правильной формы окажет положительное влияние на последующее формование и спекание. Процесс грануляции заключается в том, чтобы позволить порошку принять сферическую форму под действием связующего, что также косвенно показывает, что сферический керамический порошок играет положительную роль в повышении плотности керамики в процессах формования и спекания.
Единообразие
Однородность порошка легко упустить из виду, но на самом деле ее важность важнее предыдущих аспектов. Другими словами, выполнение предыдущих аспектов очень важно, чтобы увидеть его единообразие.
То же самое касается размера частиц. Мелкий размер частиц важен, но если средний размер частиц мелкий, а распределение неравномерное или очень широкое, это будет чрезвычайно вредно для спекания керамики. Поскольку частицы разного размера имеют разную скорость спекания, области с более крупными частицами вряд ли будут плотными. В то же время крупные частицы также могут стать зародышем аномального роста зерен. Наконец, керамика не только требует уплотнения при более высокой температуре, но и имеет неровную микроструктуру, что серьезно влияет на ее характеристики.
Трудности обработки прозрачной керамики
Как высокотехнологичный материал прозрачная керамика имеет широкие перспективы применения в области оптики, электроники, аэрокосмической и других областях. Однако в процессе приготовления прозрачной керамики существует множество сложностей, которые выражаются в основном в следующих аспектах:
1. Высокотемпературная плавка. Приготовление прозрачной керамики требует плавки сырья в прозрачную стеклянную фазу при высоких температурах, обычно до 1700°C или выше. В этом процессе необходимо контролировать температуру и время плавления, чтобы избежать образования примесей и кристаллизации, обеспечивая при этом однородность и прозрачность стеклофазы.
2. Удаление пузырьков. В процессе приготовления прозрачной керамики образование пузырьков является распространенной проблемой. Эти пузырьки могут образовывать дефекты внутри керамики, влияя на ее оптические свойства и механическую прочность. Для удаления пузырьков необходимы специальные процессы и оборудование для дегазации, такие как вакуумная дегазация, защита инертным газом и т. д. В процессе приготовления прозрачной керамики удаление пузырьков воздуха является ключевым этапом.
3. Точно контролируйте состав. Состав прозрачной керамики оказывает важное влияние на ее оптические и механические свойства. Чтобы приготовить высококачественную прозрачную керамику, необходимо точно контролировать соотношение ингредиентов и чистоту сырья, чтобы они оставались постоянными на протяжении всего процесса приготовления.
4. Температура спекания. Температура спекания прозрачной керамики имеет решающее значение для ее уплотнения и оптических свойств. Если температура слишком высокая, керамика будет кристаллизоваться или выделять другие примеси. Если температура слишком низкая, спекание будет неполным или плотность будет недостаточной.
5. Точность размеров: прозрачная керамика должна поддерживать высокую точность размеров в процессе подготовки, чтобы гарантировать ее оптические и механические свойства. Это требует точного контроля процесса подготовки, такого как проектирование и обработка формы, давление формования и т. д. В то же время необходимо контролировать степень усадки керамики в процессе спекания, чтобы обеспечить точность размеров конечного продукта.
Размер частиц сырья: Размер частиц сырья для прозрачной керамики напрямую влияет на точность ее размеров. Если гранулометрический состав сырья неравномерен, размер керамических изделий будет нестабильным. Поэтому сырье с однородным гранулометрическим составом и подходящим размером частиц следует выбирать во время производства и строго проверять.
Процесс формования. Процесс формования является ключевым звеном, влияющим на точность размеров прозрачной керамики. Различные методы формования (например, литье под давлением, экструзия, затирка и т. д.) по-разному влияют на точность размеров. При выборе процесса формования следует сделать разумный выбор, исходя из формы изделия, требований к точности размеров и размера производственной партии.
Система обжига: Обжиг — важная часть производства прозрачной керамики. Подходящая система обжига имеет решающее значение для повышения точности размеров прозрачной керамики. Температурная кривая, время обжига, атмосфера обжига и другие факторы влияют на точность размеров прозрачной керамики. Во время производства разумная система обжига должна быть сформулирована на основе фактической ситуации, а процесс обжига должен контролироваться в режиме реального времени, чтобы обеспечить стабильную работу системы обжига.
Оборудование и инструменты. Точность производственного оборудования и инструментов также влияет на точность размеров прозрачной керамики. Например, точность форм, режущего инструмента и т. д. напрямую влияет на размер керамических изделий.
Проверка и контроль качества. Чтобы обеспечить точность размеров прозрачной керамики, в процессе производства должна быть создана полная система проверки и контроля качества.
6. Скорость охлаждения. В процессе приготовления прозрачной керамики скорость охлаждения оказывает важное влияние на ее внутреннюю структуру. Слишком быстрое охлаждение может вызвать внутренние напряжения или трещины, а слишком медленное охлаждение может вызвать кристаллизацию или появление других примесей.
Процесс приготовления прозрачной керамики сопряжен с множеством трудностей, и необходимо всесторонне учитывать множество аспектов, таких как сырье, процессы, оборудование и среда подготовки. Только благодаря постоянным технологическим инновациям и накоплению практического опыта можно получить высококачественные прозрачные керамические материалы.
Инновационное применение карбидокремниевой керамики и технологии 3D-печати
К керамическим компонентам полупроводникового оборудования предъявляются высокие требования с точки зрения чистоты материала, точности размеров, механических свойств, тепловых свойств и электрических свойств. Карбидокремниевая керамика представляет собой тип материала, который зарекомендовал себя на рынке и имеет отличные характеристики для компонентов полупроводникового оборудования. Широко применяется в керамических манипуляторах (жесткость, износостойкость), хрустальных лодочках (чистота, высокотемпературные механические свойства), холодных пластинах (теплопроводность, жесткость). ), верстак (точность размеров, стабильность исполнения) и другие компоненты имеют важные применения.
Однако из-за требований рынка к большим размерам, сложной структуре, короткому производственному циклу, высокой стабильности и низкой стоимости традиционный процесс производства керамики из карбида кремния столкнулся с узкими местами. Используйте технологию аддитивного производства, чтобы совершить прорыв в технологии производства керамических компонентов для полупроводникового оборудования из карбидокремниевой керамики.
Керамические компоненты полупроводникового оборудования, напечатанные на 3D-принтере, в соответствии с требованиями различного размера, формы и назначения, обрабатываются посредством 3D-печати, реакционного спекания и отделки для получения высокой чистоты, качества при высоких температурах, высокой теплопроводности, устойчивости к высоким температурам, трения и износостойкости. свойства Отличные продукты, которые могут удовлетворить потребности многих сценариев применения керамических компонентов в полупроводниковом оборудовании. Эта серия продуктов имеет короткий производственный цикл, стандартизирована и производится серийно, а также может обеспечить дифференцированный структурный дизайн, который больше подходит для эффективного и высококачественного производства в полупроводниковой промышленности.
С помощью технологии 3D-печати мы можем проектировать и производить керамические детали из карбида кремния высокой чистоты, высокой температурной стабильности, высокой теплопроводности, высокой термостойкости и превосходной износостойкости в соответствии с различными размерами, формой и функциональными требованиями. Эти компоненты не только отвечают потребностям различных применений, но также имеют короткие производственные циклы, стандартизированы, могут производиться серийно, могут реализовывать дифференцированную структурную конструкцию и больше подходят для эффективных и высококачественных производственных нужд различных отраслей промышленности.
Кроме того, на основе технологии PEP (Powder Extrusion Printing) мы можем производить керамические и металлические изделия сложной структуры методом «3D-печать + порошковая металлургия». Эти продукты имеют стабильные и отличные характеристики, что позволяет эффективно сократить производственный цикл и себестоимость продукции.
Космическое зеркало представляет собой крупногабаритный, легкий комплексный структурный компонент из карбидокремниевой керамики интегрированной конструкции, почти сетчатой формы, изготовленный методом Sublimation 3D на основе процесса PEP. Плотность может достигать 99%, а механические свойства стабильны. Он эффективно способствовал развитию спутников дистанционного зондирования Земли и строительству космической инфраструктуры, что может значительно снизить затраты и сократить цикл НИОКР и производства. Существует огромное рыночное пространство для спутников дистанционного зондирования, которые являются наиболее быстрорастущими в коммерческой аэрокосмической сфере.
Керамический материал из карбида кремния
Керамический материал из карбида кремния. С развитием науки и техники, особенно с быстрым развитием энергетических и космических технологий, часто требуется, чтобы материалы имели превосходные свойства, такие как устойчивость к высоким температурам, коррозионная стойкость и износостойкость, чтобы их можно было использовать в суровых рабочих условиях. . Специальные керамические материалы стали передовыми благодаря своим превосходным свойствам, таким как сильная стойкость к окислению, хорошая износостойкость, высокая твердость, хорошая термическая стабильность, высокая прочность при высоких температурах, небольшой коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность и устойчивость к тепловому удару. и химическая коррозия. Важная часть науки, которая ценится во всем мире.
Керамика из карбида кремния — новый материал, который начал развиваться только в последние двадцать лет. Однако благодаря своей исключительно высокой прочности, высокой твердости, коррозионной стойкости и устойчивости к высоким температурам он был быстро разработан и использован в нефтехимической и металлургической промышленности. Машиностроение, аэрокосмическая промышленность, микроэлектроника, автомобилестроение, сталелитейная промышленность и другие области все чаще демонстрируют преимущества, с которыми не может сравниться другая специальная керамика.
Быстрое развитие современной национальной обороны, атомной энергетики и космических технологий, а также автомобильной промышленности и морской техники предъявляет все более высокие требования к таким материалам, как футеровки камер сгорания ракет, лопатки авиационных турбинных двигателей, конструктивные элементы ядерных реакторов, высокопрочные материалы. скоростные пневматические подшипники и детали механического уплотнения. Необходимо разработать множество новых высокоэффективных конструкционных материалов.
Керамика из карбида кремния (SiC) обладает превосходными свойствами, такими как высокая жаропрочность, сильная стойкость к окислению, хорошая износостойкость, хорошая термическая стабильность, небольшой коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность, высокая твердость и устойчивость к тепловому удару и химической коррозии. Поэтому он проявил свои таланты во многих областях и все больше ценится людьми.
Например,
Керамика SiC широко используется в различных коррозионностойких емкостях и трубах в нефтехимической промышленности;
Он успешно используется в качестве различных подшипников, режущих инструментов и компонентов механических уплотнений в машиностроении;
Он также считается наиболее перспективным материалом-кандидатом в аэрокосмической и автомобильной промышленности для будущего производства газовых турбин, сопел ракет и компонентов двигателей.
Керамические материалы из карбида кремния обладают превосходными свойствами, такими как высокая жаропрочность, высокая стойкость к высокотемпературному окислению, хорошая износостойкость, хорошая термическая стабильность, небольшой коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность, высокая твердость, стойкость к термическому удару и стойкость к химической коррозии. Он все более широко используется в автомобилях, механической и химической промышленности, охране окружающей среды, космических технологиях, информационной электронике, энергетике и других областях. Он стал незаменимой конструкционной керамикой с отличными характеристиками во многих отраслях промышленности.
Основные области применения керамики SiC
(1)Абразивные материалы (2) Огнеупорные материалы (3)Раскислитель (4)Военный аспект (5) Электротехника и электрики (6) Износостойкие и высокотемпературные детали (7) Применение карбидокремниевой керамики при получении новых энергетических материалов (8) Предпочтительный материал для прецизионных керамических компонентов, используемых в фотолитографических машинах (9) Применение керамики из карбида кремния для фильтрации.
7 категорий оборудования сухой классификации и принципы их работы
Компоновочный чертеж системы воздушного классификатора
Функция классификации заключается в контроле за ходом процесса дробления и размером частиц конечного продукта. Сухая классификация — это классификация, осуществляемая с использованием газа (обычно воздуха) в качестве среды. Его используют в маловодных и засушливых районах, а также когда технологический процесс не допускает присутствия воды. , сухая сортировка является единственным вариантом. В регионах с сильными холодами применение сухой сортировки также не затрагивается. Сухая классификация экономит много воды и устраняет проблему последующего обезвоживания при мокрой классификации. Это эффективный энергосберегающий метод классификации.
Обычное оборудование для сухой классификации включает в себя воздушный классификатор с двойной крыльчаткой, вихревой классификатор O-Sepa, циклонный сепаратор, турбинный классификатор, классификатор гравитационного осаждения, инерционный классификатор и струйный классификатор.
1. Воздушный классификатор с двойной крыльчаткой.
Воздушный классификатор с двойной крыльчаткой использует для классификации принципы гравитационного и центробежного осаждения, а размер частиц продукта может достигать -40 мкм.
2. Вихретоковый классификатор типа O-Sepa.
Основная конструкция машины включает в себя разбрасывающую пластину, рабочее колесо, канал первичного воздуха, канал вторичного воздуха, канал третичного воздуха, направляющие лопатки, кожух и т. д.
3. Циклонный сепаратор
Циклонный сепаратор представляет собой типичное оборудование для сухого центробежного осаждения и классификации. Его основной корпус состоит из верхнего цилиндра и нижнего усеченного конуса. В верхней части цилиндра по центральной оси сверху вниз вставлена стержневая трубка, а в нижней части усеченного конуса имеется выход для грубого продукта. Подаваемый материал поступает по касательной из верхней части цилиндра рядом с внешней окружностью вместе с потоком воздуха и ограничивается формой классификационной камеры, образуя вихревое движение. Частицы материала создают радиальное центробежное седиментационное движение в потоке воздуха. Крупные частицы центробежно оседают с большей скоростью, приближаются к стенке цилиндра, а затем скользят вдоль стенки цилиндра и выгружаются снизу. Мелкие частицы имеют низкую скорость центробежного осаждения, подвешиваются близко к оси, а затем с потоком воздуха попадают в стержневую трубку и выбрасываются вверх. Существует множество улучшенных продуктов для практического применения, позволяющих адаптироваться к различным требованиям сортировки и добиться более высоких результатов сортировки. Классификационный размер частиц циклонного сепаратора связан с его характеристиками (диаметром цилиндра). Чем меньше спецификация, тем мельче классифицируемый размер частиц.
4. Классификатор турбин.
Турбинный классификатор в настоящее время является одним из наиболее широко используемых устройств сухой сверхтонкой классификации. Он использует принцип классификации центробежного осаждения. Его основным рабочим элементом является турбина (сортировочное колесо), оснащенная множеством лопастей, образующих радиальный зазор.
5. Классификационное оборудование для сухой гравитационной седиментации.
Основное оборудование для классификации сухого гравитационного седиментации включает в себя гравитационные классификаторы с горизонтальным потоком, вертикальным потоком, гравитационные классификаторы с меандрирующим потоком и т. Д., Все из которых используются на сверхтонкой стадии.
6. Оборудование для сухой инерционной классификации.
Основное оборудование сухой инерционной классификации включает в себя линейные, изогнутые, жалюзи и инерционные классификаторы типа К с размером частиц в точке отсечки от 0,5 до 50 мкм.
7. Струйный классификатор
Джет-классификатор — это оборудование для сухой сверхтонкой классификации, в котором используются струйные технологии, принцип инерции и эффект Коанда. Для подачи материалов используется струйная технология, которая позволяет частицам сырья приобретать необходимую скорость на входе, а потоку воздуха лучше создавать эффект Коанда. Эффект Коанда возникает, когда между жидкостью (жидкостью или газом) и поверхностью объекта, через который она протекает, возникает поверхностное трение, вызывающее замедление жидкости. Пока кривизна поверхности объекта не слишком велика, согласно принципу Бернулли в механике жидкости, замедление скорости потока приведет к адсорбции жидкости на поверхности объекта.
Пять распространенных типов методов модификации каолиновой глины
В процессе применения каолина модификация является важным методом глубокой обработки. Он основан на активных группах каолина (в том числе алюминиево-спиртовых группах, силанольных функциональных группах и т. д.) и изменяет технологические характеристики каолина механическими, физическими и химическими методами. , для удовлетворения требований применения в производстве в различных областях и отраслях.
1. Термическая модификация
Термическая модификация в основном удаляет часть или весь -OH с поверхности каолина посредством высокотемпературного прокаливания, тем самым изменяя свойства поверхности каолина и придавая ему более высокую белизну, лучшую изоляцию и термическую стабильность. Применение его в качестве наполнителя для покрытий, резины, пластмасс и красок может улучшить характеристики соответствующих продуктов.
2. Кислотно-щелочная модификация
Кислотная модификация означает, что во время процесса прокаливания каолина химическое окружение Al в процессе фазового перехода меняется, в результате чего Al в нем обладает кислотной реакционной способностью. Щелочная модификация означает, что в процессе прокаливания каолина химическое окружение Si меняется в процессе фазового перехода. SiO2 в каолине прокаливается при высокой температуре для его активации, так что активированный кремний в каолине вступает в реакцию со щелочными веществами для достижения цели модификации.
После кислотно-основной модификации размер пор каолина увеличивается, распределение пор становится более концентрированным, а удельная площадь поверхности значительно увеличивается. Использование кислотно-щелочного модифицированного каолина в качестве наполнителя может улучшить герметичность композиционных материалов.
3. Модификация поверхности
Модификация поверхности относится к процессу нанесения покрытия некоторыми органическими или неорганическими веществами на поверхность частиц каолина посредством физической или химической адсорбции, тем самым модифицируя каолин. В настоящее время это наиболее важный метод модификации каолина. Обычно используемые модификаторы поверхности в основном включают силановый связующий агент, силикон (масло) или силиконовую смолу, поверхностно-активные вещества и органические кислоты.
Силановый связующий агент является наиболее часто используемым и эффективным модификатором поверхности каолиновых наполнителей. Процесс лечения относительно прост. Обычно порошок каолина и приготовленный силановый связующий агент добавляются в машину для модификации для обработки поверхностного покрытия. Процесс можно проводить непрерывно или периодически.
После модификации поверхности каолин обладает хорошей гидрофобностью и липофильностью, лучшей дисперсией в полимерной матрице, меньшей вероятностью агломерации и лучшей совместимостью с полимером. Каолин с поверхностным покрытием используется в качестве наполнителя для наполнения пластмасс, резины и других полимеров с целью улучшения механических свойств и газобарьерных свойств пластмасс и резиновых композитов.
4. Интеркаляционная модификация
Благодаря своей особой структуре каолин имеет водородные связи между слоями и сильные ковалентные связи внутри слоев, а две стороны слоев представляют собой соответственно атомный слой кремний-кислородного тетраэдра и гидроксильный слой алюминиево-кислородного октаэдра, поэтому есть только несколько высокополярных. В слои каолина могут быть внедрены только вещества с малой молекулярной массой, такие как ДМСО, формамид (ФА), ацетат калия, гидразин и др. Другим органическим макромолекулам для проникновения в слои каолина требуется две и более интеркаляций. Более того, последний необходимо ввести в слой каолина путем смещения или увлечения предшественника.
Технология интеркаляционной модификации — это технология модификации поверхности каолина, которая широко используется при получении наноразмерного каолина. После интеркаляции расстояние между слоями каолина увеличивается. После интеркаляции и отслаивания размер частиц каолина становится меньше, а удельная площадь поверхности больше. Использование каолина, который сначала интеркалируется, а затем отделяется, в качестве наполнителя для улучшения воздухонепроницаемости композиционных материалов в настоящее время является важным методом улучшения воздухонепроницаемости композиционных материалов.
5. Механохимическая модификация.
Метод механохимической модификации по существу использует механическую энергию для активации частиц и модификаторов поверхности для достижения цели преобразования механической энергии в химическую энергию. Этого можно добиться за счет сильного механического перемешивания, ударов, растирания и т.п. или с помощью внешней механической силы. Поверхность частиц порошка покрыта слоем более мелких или функциональных частиц порошка. В методе механо-химической модификации используются разные машины и процессы модификации, поэтому эффекты модификации порошка также различны.
Теплопроводность термоинтерфейсных материалов связана с наполнителями.
Материалы термоинтерфейса не только широко используются для отвода тепла в электронном оборудовании, но также имеют растущий спрос в коммуникациях 5G, новых энергетических транспортных средствах и т. д. Кроме того, они также имеют широкие перспективы применения в области военной техники и аэрокосмической отрасли.
Теплопроводность, как тип теплопроводного материала, естественно, является наиболее важным техническим показателем теплопроводящих материалов. Обычно используемые материалы термоинтерфейса представляют собой в основном наполненные типы, которые в основном изготавливаются путем наполнения полимерной матрицы наполнителями с высокой теплопроводностью.
Обычно собственная теплопроводность полимерной матрицы относительно низкая (около 0,2 Вт/(м·К)). Поэтому теплопроводность материала термоинтерфейса часто определяется наполнителем.
Разные типы имеют разную теплопроводность.
Обычно используемые теплопроводящие наполнители можно в основном разделить на: металлические теплопроводящие наполнители, теплопроводные наполнители из углеродных материалов и неорганические теплопроводящие наполнители.
Металлы обладают хорошей теплопроводностью и высокой теплопроводностью, поэтому они являются широко используемым теплопроводным наполнителем. Обычно используемые металлические теплопроводящие наполнители в основном включают золотой порошок, серебряный порошок, медный порошок, алюминиевый порошок, цинковый порошок, никелевый порошок и сплавы с низкой температурой плавления.
Углеродные материалы обычно обладают чрезвычайно высокой теплопроводностью, даже лучше, чем металлические наполнители. Собственная теплопроводность добавляемого углеродного наполнителя является одним из важнейших параметров, определяющих теплопроводность полимерных композитов на основе углерода. Обычно используемые углеродные материалы включают графит, углеродные нанотрубки, графен, расширенный графит, углеродное волокно и технический углерод. Среди них углеродные нанотрубки имеют теплопроводность 3100–3500 Вт/(м·К), а графен — 2000–5200 Вт/(м·К), что делает их перспективными кандидатами для применения в области терморегулирования.
Керамические наполнители не только обладают хорошей теплопроводностью, но и обладают относительно низкой электропроводностью. В настоящее время они являются наиболее широко используемыми наполнителями. Обычно используемые керамические наполнители в основном включают оксиды и нитриды. К оксидам относятся Al2O3, ZnO, MgO и др.; к нитридам относятся: AlN, BN и др.
Разные формы, разная теплопроводность.
Теплопроводящие наполнители бывают различной формы, например сферической, неправильной, волокнистой и хлопьевидной. По сравнению с нульмерными материалами, одномерные материалы (такие как углеродные нанотрубки, углеродные волокна и т. д.) и двумерные материалы (такие как графен, гексагональный нитрид бора, чешуйчатый оксид алюминия и т. д.) со сверхвысоким соотношением сторон могут Может использоваться в. Большая площадь контакта, образующаяся между наполнителями, обеспечивает более широкий путь передачи фононов, снижает тепловое сопротивление межфазного контакта и способствует построению теплопроводной сети в системе. Однако поскольку сферические наполнители не вызывают резкого повышения вязкости при высоких уровнях наполнения, они получили наибольшее распространение в промышленности.
Разные размеры, разная теплопроводность
Размер теплопроводящего наполнителя также оказывает существенное влияние на теплопроводность теплопроводящего композита.
Когда наполнитель имеет один размер и количество наполнителя одинаковое, теплопроводность композитов, наполненных наполнителями с крупными частицами, имеет тенденцию быть выше, чем у композитов, наполненных наполнителями с мелкими частицами. Это связано с тем, что между крупными частицами меньше межфазного контакта. Термическое сопротивление интерфейса низкое. Однако размер частиц не может быть слишком большим, иначе наполнители не смогут образовывать плотную упаковку, что не способствует образованию теплопроводящих путей.
Разные степени модификации поверхности имеют разную теплопроводность.
Эффективным методом решения проблемы межфазного термического сопротивления считается химическая функционализация поверхности наполнителей. Поверхностная химическая функционализация наполнителей может образовывать ковалентные мостики, которые улучшают межфазную адгезию и минимизируют межфазное рассеяние фононов за счет соединения границ раздела частица-смола и частица-частица. Для улучшения теплопроводности полимерных композитов при поверхностной обработке применяются различные наполнители, такие как нанотрубки нитрида бора, графен и т. д.
Разная чистота и разная теплопроводность
Примеси в наполнителе не только влияют на электрические свойства материала термоинтерфейса, но и оказывают определенное влияние на производительность процесса.
Различия в применении пластин сапфира с разной ориентацией кристаллов
Сапфир – это монокристалл оксида алюминия. Он имеет тригональную кристаллическую систему и гексагональную структуру. Его кристаллическая структура состоит из трех атомов кислорода и двух атомов алюминия, соединенных ковалентными связями. Он устроен очень плотно и имеет прочные связывающие цепи. Он имеет высокую энергию решетки и почти не имеет примесей или дефектов внутри кристалла, поэтому имеет отличную электроизоляцию, прозрачность, хорошую теплопроводность и высокие свойства жесткости и широко используется в качестве оптических окон. и высокоэффективные материалы подложки. Однако молекулярная структура сапфира сложна и анизотропна. Обработка и использование различных ориентаций кристаллов очень по-разному влияют на соответствующие физические свойства, поэтому способы использования также различаются. Вообще говоря, сапфировые подложки доступны в плоскостях ориентации C, R, A и M.
Применение сапфира C-стороны
Как широкозонный полупроводник третьего поколения, материал нитрида галлия (GaN) обладает такими свойствами, как широкая прямая запрещенная зона, прочные атомные связи, высокая теплопроводность, хорошая химическая стабильность (почти не подвергается коррозии какой-либо кислотой) и прочность. С отличной радиационной стойкостью. , он имеет широкие перспективы в применении оптоэлектроники, высокотемпературных приборов большой мощности и высокочастотных СВЧ-приборов. Однако из-за высокой температуры плавления GaN в настоящее время сложно получить монокристаллические материалы больших размеров. Поэтому распространенным методом является выполнение гетероэпитаксиального выращивания на других подложках, что предъявляет более высокие требования к материалам подложек.
Применение сапфира А-стороны
Благодаря своим превосходным комплексным свойствам, особенно отличному коэффициенту пропускания, монокристалл сапфира может усиливать эффект проникновения инфракрасных лучей, что делает его идеальным материалом для окон среднего инфракрасного диапазона и широко используется в военном оптоэлектронном оборудовании. Среди них сапфир на стороне А представляет собой поверхность в нормальном направлении к полярной поверхности (сторона С) и является неполярной поверхностью. Как правило, качество кристаллов сапфира, выращенных в направлении а, лучше, чем у кристаллов, выращенных в направлении с. Он имеет меньше дислокаций, меньше мозаичных структур и более полную кристаллическую структуру и т. д., поэтому он имеет лучшие характеристики светопропускания. В то же время за счет поверхности А метод атомной связи Al-O-Al-O делает твердость и износостойкость сапфира а-направления значительно выше, чем у сапфира с-направления. Поэтому пластины А-направления чаще всего используются в качестве оконных материалов; Кроме того, сапфир А-направления также обладает однородной диэлектрической проницаемостью и высокими изоляционными свойствами, поэтому его можно использовать в технологии гибридной микроэлектроники, а также для выращивания высоких сверхпроводников.
Применение сапфира R-поверхность/M-поверхность
Плоскость R — это неполярная плоскость сапфира. Поэтому изменения положения плоскости R в сапфировых устройствах придают ему различные механические, термические, электрические и оптические свойства. Вообще говоря, сапфировые подложки с R-плоскостью предпочтительны для гетероэпитаксиального осаждения кремния, главным образом для производства полупроводниковых, микроволновых и микроэлектронных интегральных схем. Также можно использовать рост субстрата R-типа. В связи с нынешней популярностью смартфонов и планшетных компьютерных систем сапфировые подложки R-поверхности заменили существующие составные устройства SAW, используемые в смартфонах и планшетных компьютерах, предоставив подложку для устройств, которая может улучшить производительность.
Кроме того, когда R-плоскость или M-плоскость используются для выращивания неполярных/полуполярных эпитаксиальных слоев, по сравнению с сапфировой подложкой C-плоскости, это может частично или даже полностью решить проблемы, вызванные поляризационным полем в светоизлучающее устройство. Таким образом, материал подложки, используемый в качестве светодиода, может помочь улучшить светоотдачу. Однако при обработке или резке, выбирая м-образную поверхность, поскольку режущая поверхность склонна к растрескиванию, и подготовить качественную поверхность сложно.
Как выбрать подходящую струйную мельницу по характеристикам порошка?
С развитием промышленных технологий микронанопорошки обладают особыми объемными и поверхностными эффектами, а их оптические, магнитные, акустические, электрические и механические свойства сильно отличаются от обычных условий и используются в качестве основы для многих новых функциональных материалов. На основе основного сырья соответствующая технология обработки микронанопорошков также достигла беспрецедентного развития. Струйные мельницы (струйные мельницы) используют высокоскоростной воздушный поток, заставляющий материалы сталкиваться, ударяться и сдвигаться с ударными компонентами. Они могут не только производить мелкие частицы с узким распределением, но также иметь чистые и гладкие поверхности частиц, правильную форму частиц, хорошую дисперсию и высокую активность. микро-нано-порошка, а вся система дробления использует закрытый режим дробления, чтобы уменьшить загрязнение пылью и в то же время степень загрязнения измельченных материалов невелика.
Однако, поскольку существует множество типов измельчителей с воздушным потоком с разными принципами работы и разным эффектом дробления для различных материалов, необходимо выбирать подходящий измельчитель с воздушным потоком в зависимости от различных материалов. В настоящее время в зависимости от различных конструкций или методов работы струйных мельниц их обычно можно разделить на: столкновительный тип, плоский тип, тип с псевдоожиженным слоем, тип циркуляционной трубы, тип мишени и т. д. На этом основании их также можно классифицировать. по характеристикам материала. , применяя такие методы, как низкотемпературное криогенное дробление воздушным потоком и защита инертным газом, для дальнейшей оптимизации дробящего эффекта дробилки с воздушным потоком.
Столкновительная дробилка воздушного потока
Противоструйные мельницы также называются противоструйными мельницами и обратными струйными мельницами. Когда оборудование работает, два ускоренных материала и высокоскоростной поток воздуха встречаются в определенной точке горизонтальной прямой и сталкиваются, завершая процесс дробления. Измельченные мелкие частицы поступают во внешний классификатор с потоком воздуха под действием ротора классификации и проходят через поток воздуха. твердое разделение и стать продуктом. Крупные частицы остаются на краю камеры классификации и возвращаются в камеру дробления для дальнейшего дробления до тех пор, пока не будут соответствовать требованиям по размеру частиц и не поступят во внешний классификатор.
Спирально-струйный пульверизатор
Спиральная струйная мельница, также известная как горизонтальная дисковая струйная мельница. Это самая ранняя и наиболее широко используемая струйная мельница в промышленности. Основным элементом обычной плосковоздушной мельницы является дисковая камера дробления, вокруг которой под определенным углом расположены несколько (от 6 до 24) сопел рабочей жидкости высокого давления, трубчатые питатели Вентури, сборники готового продукта и т.п. Материал, подлежащий измельчению, поступает в трубку Вентури, приводимую в движение газом. Используя специальную конструкцию трубки Вентури, материал разгоняется до сверхзвуковой скорости и затем попадает в камеру дробления. В камере дробления материалы движутся круговым движением под действием высокоскоростного закрученного потока. Частицы, частицы и внутренняя стенка машины ударяются, сталкиваются и трутся друг о друга, чтобы раздробить. Крупные частицы отбрасываются к периферийной стенке дробильной камеры под действием центробежной силы для циркуляции и дробления, а мелкие частицы попадают в циклонный сепаратор и собираются под действием центробежного воздушного потока.
Струйный пульверизатор с псевдоожиженным слоем
Мельница с псевдоожиженным слоем в настоящее время является ведущей моделью пульверизаторов с воздушным потоком. В основном он сочетает в себе принцип встречной струи с расширяющимся потоком газовой струи в псевдоожиженном слое. Он широко используется в производстве химического сырья, лекарств, косметики, современной керамики, магнитного порошка и других материалов. . Когда оборудование работает, воздух распыляется в зону дробления через несколько обратных сопел, а измельчаемые материалы ускоряются потоком воздуха под высоким давлением в камере дробления, образуя псевдоожиженное состояние. Затем ускоренные материалы сталкиваются и трутся друг о друга на пересечении каждого сопла, подлежащего дроблению. Измельченные мелкие материалы восходящим потоком воздуха передаются в классификатор сверхтонкой фракции для классификации. Мелкие материалы, соответствующие требованиям к продукту, затем собираются в циклонном сепараторе, а крупные материалы после осаждения обратно в зону дробления под действием силы тяжести продолжаются.
5 типов часто используемых модификаторов поверхности каолиновой глины
После модификации поверхности каолиновый порошок может быть гидрофобным, уменьшать поверхностную энергию, улучшать его дисперсию и совместимость с материалами на полимерной основе, чтобы улучшить комплексные характеристики композитных материалов на полимерной основе, таких как пластмассы и резина.
В настоящее время основным методом модификации каолина является химическая модификация поверхности. Обычно используемые модификаторы поверхности в основном включают силановый связующий агент, органический кремний (масло) или силиконовую смолу, поверхностно-активные вещества и органические кислоты.
1. Обычно используемые модификаторы поверхности каолиновой глины.
(1) Силановый связующий агент
Силановый связующий агент является наиболее часто используемым и эффективным модификатором поверхности каолиновых наполнителей. Поскольку R силанового связующего агента представляет собой органофильную группу, прокаленный каолин может быть совместим с органическими матрицами, такими как резина и пластмассы, после модификации поверхности. . Когда модифицированный каолин используется в качестве наполнителя каучука, группа R вступает в реакцию с макромолекулами каучука во время процесса вулканизации, так что молекулы каолина полностью диспергируются и интегрируются в молекулы каучуковой матрицы.
Процесс обработки силановым связующим агентом относительно прост. Обычно порошок каолина и подготовленный силановый связующий агент добавляются в машину для модификации для обработки поверхностного покрытия. Процесс можно проводить непрерывно или периодически.
Факторами, которые влияют на окончательный эффект обработки, являются, главным образом, размер частиц, удельная площадь поверхности и характеристики поверхности (поверхностные функциональные группы и активность) каолинового порошка, тип, дозировка и использование силанового связующего агента, производительность оборудования для модификации и время. и температура обработки для модификации поверхности. ждать.
(2) Силиконовое масло
Помимо силанового связующего агента, каолин, используемый в качестве наполнителей для проводов и кабелей (например, поливинилхлорид), часто модифицируется поверхностью с помощью 1–3% силиконового масла. Процесс модификации и оборудование аналогичны процессам модификации с использованием силанового связующего агента.
Обожженный силиконовым маслом порошок кальцинированного каолина используется в качестве наполнителя проводов и кабелей. Он может не только улучшить механические и физические свойства кабеля, но также улучшить или улучшить электроизоляционные и гидрофобные свойства кабеля, а также электроизоляционные свойства во влажной и холодной среде. Значительное улучшение.
(3) Ненасыщенные органические кислоты
Ненасыщенные органические кислоты, такие как щавелевая кислота, себациновая кислота, дикарбоновая кислота и т. д., также могут быть использованы для модификации поверхности аминированного каолинового порошка. Этот модифицированный каолин можно использовать в качестве наполнителя для нейлона 66 и т. д.
(4) Катионное поверхностно-активное вещество
Например, октадециламин также можно использовать для модификации поверхности порошка каолина. Его полярные группы взаимодействуют с поверхностью частиц каолина посредством химической и физической адсорбции. Повышается гидрофобность поверхности каолина, модифицированного органическими аминами.
(5) Неорганический модификатор поверхности
Диоксид титана, карбонат кальция, сульфат кальция и т. д. также можно использовать для модификации поверхности обожженного каолина. Метод модификации представляет собой реакцию поверхностного осаждения в водном растворе. После промывки, фильтрации и сушки модифицированного продукта получают прокаленный каолин с покрытием из диоксида титана на поверхности.
2. Принципы выбора каолиновых модификаторов поверхности.
Тип, дозировка и способ применения модификаторов поверхности напрямую влияют на эффект модификации поверхности. Для разных целей требуются разные типы и формулы модификаторов поверхности.
Если рассматривать это только с точки зрения взаимодействия между молекулами поверхностного модификатора и поверхностью неорганического порошка, то, конечно, чем сильнее взаимодействие между ними, тем лучше. Однако в реальной эксплуатации стоимость и стоимость модифицированного изделия также необходимо учитывать комплексно. Цель применения и другие факторы.
Например, когда кальцинированный каолин модифицируется и используется в качестве наполнителя для изоляционной резины и пластика кабеля, необходимо учитывать диэлектрические свойства и объемное сопротивление поверхностного модификатора;
Если модифицированный каолин используется в качестве армирующего наполнителя каучука, при выборе модификатора необходимо учитывать не только прочность связи между модификатором и каолином, но и прочность связи между молекулами модификатора и макромолекулами каучука. , только когда они оба оптимизированы, модификатор поверхности может иметь лучший эффект модификации.
Для конкретных целей иногда необходимо использовать два связующих агента для смешанной модификации. Использование их синергетического эффекта для модификации позволит достичь неожиданно хороших результатов. Однако следует обратить внимание на способ использования и порядок добавления двух модификаторов. .