تطبيقات غشاء قرص الألومينا القرصي

تتميز أغشية قرص الألومينا (Al2O3) السيراميكية القرصية من الألومينا (Al2O3) بمقاومة فائقة للتآكل والتشحيم، مما يجعلها شائعة الاستخدام في المعدات الميكانيكية التي تتطلب الحماية من التآكل أو الترشيح أو الحفز أو تقنيات الاستشعار.

تتسم منتجات الألومينا بالصلابة والمتانة، حيث تقاوم الأحماض والقلويات وتظل مقاومة للحرارة - وهي صفات تجعلها مناسبة كعوازل كهربائية وركائز لعمليات ترسيب الأغشية الرقيقة.

مقاومة درجات الحرارة العالية

قرص الألومينا هو مكون على شكل قرص مصنوع من مادة الألومينا الخزفية (أكسيد الألومنيوم). يمكن العثور على هذا الجهاز في العديد من التطبيقات نظراً لخصائصه الفيزيائية والميكانيكية والكهربائية الاستثنائية التي تسمح له بتحمل البيئات ذات درجات الحرارة العالية الصعبة دون أن يفقد سلامته الهيكلية أو يصبح هشاً.

يمكن للألومينا أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1750 درجة مئوية، مما يجعلها مادة ممتازة للمكونات الإلكترونية التي تعمل في بيئات ذات درجة حرارة عالية. علاوة على ذلك، تضمن درجة انصهار الألومينا العالية عدم تحللها أو ذوبانها بمرور الوقت في الماء أو البيئات السائلة الأخرى.

تتميز الألومينا بمقاومتها للتآكل الكيميائي والمواد الخطرة الأخرى، مما يجعلها مثالية لتبطين المفاعلات أو الأوعية التي تعالج المواد السامة مثل تلك التي تتم معالجتها بمواد كاشطة أو سامة. تعمل الألومينا أيضًا كدعم محفز ممتاز في العمليات التي تتطلب درجات حرارة مرتفعة نظرًا لقدرتها على تحمل الأحماض والقلويات القوية.

تتميز الألومينا بمقاومة استثنائية للتآكل، مما يجعلها خيارًا ممتازًا لتطبيقات الصنفرة والطحن. يمكن أن يتحمل الطحن الأوتوماتيكي عالي السرعة دون إنتاج حرارة مفرطة أو إنتاج تشطيبات سطحية خشنة؛ وعلاوة على ذلك، فإن صلابته وقوته تجعله مناسبًا لتصنيع الأجزاء المعدنية الموجودة في المعدات الصناعية.

يمكن أيضًا استخدام الألومينا المسامية في التطبيقات الطبية الحيوية نظرًا لنفاذيتها وتوافقها الحيوي، مما يجعلها مناسبة للعلاجات الطبية التي تنطوي على اختراق الجلد أو الأنسجة. يمكن أن تشمل الخصائص القابلة للتخصيص للتطبيقات الطبية الحجم والتوزيع والنفاذية الكلية. وعلاوة على ذلك، تُستخدم هذه المادة على نطاق واسع لتبطين أدوات طب الأسنان أو الأدوات الجراحية لأنها تأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال لتلبية احتياجات تكوين الأجهزة المختلفة.

توفر الألومينا خصائص عزل كهربائي فائقة عند تصنيعها بدرجات نقاء أعلى، مما يساعد على منع التسرب من الأنظمة الكهربائية في البيئات الحرارية الصعبة ويوفر الحماية من التشوه تحت الأحمال الثقيلة. كما تحافظ الألومينا أيضًا على ثبات أبعادها في درجات الحرارة المرتفعة مما يساعد على منع التشوه أو التشوه الناجم عن الأحمال الثقيلة.

يستخدم اختبار القرص على القرص دبوسًا على شكل كرة للضغط على سطح عينة من الألومينا وإنشاء مسار تآكل، مما يعطي نظرة ثاقبة على خصائص مقاومة التآكل والتشحيم.

متانة عالية

تُعد ألواح وأقراص الألومينا مواد عالية المرونة ومقاومة للتآكل والتآكل والتآكل والصدمات والتآكل ودرجات الحرارة العالية دون أن تفقد سلامتها الهيكلية أو ثباتها الكيميائي. إن مرونتها تجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مكونات سيراميك يمكنها تحمل الإجهاد الميكانيكي والحراري - مثل المعالجة الكيميائية وتصنيع الأجهزة الطبية وإنتاج السيراميك والمكونات البصرية أو التوافق الحيوي.

تتميز الألومينا بقوة وصلابة ميكانيكية عالية، مما يجعل من السهل تشكيلها في أشكال معقدة ذات تفاوتات ضيقة. تُعد الألومينا أحد أكثر أنواع السيراميك التقني استخدامًا في التطبيقات الهندسية - حيث إن مزيج خصائصها يجعلها المادة المفضلة في أكثر من 80% من التطبيقات الهندسية. عند حرقها عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية (2900 درجة فهرنهايت)، تشكل الألومينا سيراميكاً تقنياً كثيفاً يمكن معالجته باستخدام كل من البيئات المؤكسدة وكذلك أفران التفريغ الهوائي للتصنيع.

تقوم شركة IPS للسيراميك بتصنيع وتوريد مجموعة واسعة من منتجات الألومينا بأبعاد وسماكات مختلفة، وجميعها يتم إنتاجها باستخدام الألومينا المقواة بالزركونيا (ZTA)، وهو سيراميك مركب مبتكر يجمع بين مزايا كلتا المادتين - الصلابة من الألومينا مع المتانة من الزركونيا لزيادة صلابة الكسر في درجات الحرارة العادية، مما يجعل سيراميك ZTA أكثر قوة من سيراميك الألومينا النقي الذي يمكن تصميم نسبته وفقًا لاحتياجات التطبيق المحددة.

يُستخدم سيراميك الألومينا المسامي للتطبيقات التي تتطلب سيراميك منخفض النفاذية، مثل الترشيح وفصل السوائل والحفز وتقنيات الاستشعار. يمكن تعديل مساميتها وفقًا لاحتياجات التطبيقات المحددة وكذلك الاعتبارات البيئية من خلال التحكم في توزيع حجم المسام والنفاذية الكلية.

تتميز ألواح وأقراص سيراميك الألومينا بمقاومة عالية للتآكل، حيث تتميز بصلابة قريبة من صلابة الماس. كما أن صلابتها التي تبلغ 9 في موس تجعلها أكثر مقاومة للتآكل بـ 266 مرة من فولاذ المنجنيز و171.5 مرة أكثر من الحديد الزهر عالي الكروم؛ ونتيجة لمقاومة التآكل هذه، فإنها تقلل الاحتكاك بشكل كبير، وتطيل عمر المعدات وتؤدي في النهاية إلى انخفاض تكاليف الصيانة وتقليل استهلاك الطاقة وتوفير الانبعاثات وتقليل الانبعاثات.

الخمول الكيميائي

ألواح سيراميك الألومينا خاملة كيميائيًا ومقاومة لمعظم الأحماض والقلويات، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي قد توجد فيها مواد كيميائية أو غازات. وباعتبارها عوازل فهي تساعد على حماية المكونات الإلكترونية من الصدمات الكهربائية والسخونة الزائدة. كما يوفر سطحها الصلب أيضًا حماية المعدات الميكانيكية من التآكل، بينما تشكل إضافات رائعة في أنظمة إنتاج الطاقة الحرارية مثل أنظمة توصيل المواد والسحق وتنظيف الغبار وتوصيل المواد - حتى أنها تعمل بشكل رائع في الأجهزة الطبية وأجهزة طب الأسنان لأنها متوافقة حيويًا ويمكنها تحمل درجات حرارة أعلى! يُعد سيراميك الألومينا أيضًا خيارًا رائعًا للأجهزة الطبية وأجهزة طب الأسنان المتوافقة حيويًا لأنها يمكن أن تتحمل درجات الحرارة العالية؛ مما يجعل سيراميك الألومينا خيارًا رائعًا للمواد!

تتطلب المواد الخاملة كيميائيًّا وجود غلاف إلكتروني خارجي مملوء بالكامل وعدم تفاعلها مع مركبات أخرى؛ على سبيل المثال، مواد مثل الرمل والغازات النبيلة تصنف كمواد خاملة كيميائيًّا، بينما يتفاعل الكلور وحمض الكبريتيك مع مواد أخرى. ويتمتع النيتروجين بأقصى طاقة تبادلية؛ لذا لا يمكن أن يفقد أو يكتسب إلكترونات، وتمتلك جميع الغازات النبيلة توزيعًا إلكترونيًّا ثمانيًّا في غلافها الخارجي، ما يجعلها جميعًا مواد خاملة.

غالبًا ما تُستخدم ألواح وأقراص سيراميك الألومينا لدعم التفاعلات الكيميائية وتخزين البوتقات بسبب تركيبها الكيميائي الخامل. وعلاوة على ذلك، فهي مثالية لطحن المعادن والسبائك على ماكينات الطحن الآلي أو اليدوي دون إنتاج حرارة زائدة أو ترك أسطح خشنة خلفها؛ بالإضافة إلى أنها مرشحة بشكل كبير للاستخدام في تطبيقات الصنفرة لإزالة الخدوش أو الأكسدة على الأسطح المعدنية.

أقراص الألومينا مثالية للتحليل الكيميائي بسبب مقاومتها للأحماض والقلويات والمذيبات. وعلاوة على ذلك، تحمي خصائص العزل الخاصة بها الدوائر الكهربائية من السخونة الزائدة مع الحفاظ في الوقت نفسه على المواد الكيميائية دون تسرب أو انسكاب. كما أن هذه الأختام المطاطية مقاومة للتآكل والتآكل، مما يجعلها الخيار المثالي للمعدات الميكانيكية التي تتطلب الحماية من التآكل والتآكل. يتميز سيراميك الألومينا بمعدل صلابة موس 9 - قريب من صلابة الماس، ولكنه أعلى من الفولاذ أو الحديد - مما يجعله حلاً متينًا وطويل الأجل وفعالاً من حيث التكلفة للعديد من التطبيقات الصناعية. وعلاوةً على ذلك، فإن كونه غير تفاعلي يعني أنه لن يتفاعل مع المواد الأخرى الموجودة في البيئات المعملية أو أماكن العمل مما يمنع حدوث مشاكل التلوث.

توليد حرارة منخفضة

تحافظ أقراص الألومينا على ثبات أبعادها في درجات الحرارة المرتفعة، فضلاً عن كونها مرنة ضد الإجهاد، مما يجعلها المادة المثالية لعزل الأجهزة الكهربائية من الحرارة الزائدة وكذلك حمايتها من التآكل أو غيره من أشكال التلف الأخرى. كما أن توصيلها الحراري المنخفض يجعل الألومينا خيارًا جذابًا للمكونات التي تحتاج إلى درجات حرارة منخفضة لكي تعمل.

السيراميك التقني أو السيراميك المتقدم هو نوع متخصص من السيراميك المصمم هندسيًا والمصمم لتوفير العديد من المزايا نفسها التي توفرها الألومينا، بينما يتم تصميمه خصيصًا للبيئات الأكثر قسوة التي تتطلب ثباتًا كيميائيًا وحراريًا وقوة ميكانيكية ومقاومة للتآكل والعزل الكهربائي وغير ذلك. وكثيراً ما تستخدم هذه المواد في تصنيع الإلكترونيات بما في ذلك حزم الدوائر المتكاملة وعوازل شمعات الإشعال وركائز أجهزة الاستشعار بالإضافة إلى الأجهزة الصناعية والطبية المختلفة.

في جامعة مانشستر، حقق باحثون في جامعة مانشستر أول عرض توضيحي هو الأول من نوعه في العالم للتكلس الكيميائي الحراري للألومينا دون احتراق - مما أدى إلى التخلص من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والمنتجات الثانوية مثل غبار السيليكات - باستخدام مفاعل نقل دوامة شمسية. وأظهرت النتائج التي توصلوا إليها إنتاج ألومينا ذات نوعية جيدة مع تحويل كيميائي عالي الجودة إلى أكسيد الألومنيوم (X)، ومساحة سطح محددة عالية ومحتويات منخفضة من الأكسجين/الماء.

كشفت تجربة ديناميكية ديناميكية لـ TGA أجريت عند درجة حرارة 298 كلفن حيث ظلت جميع ظروف التشغيل الأخرى ثابتة، أن قيم الألومينا المعالجة بالطاقة الشمسية X تزداد مع زيادة درجة حرارة التكليس حتى 95.8% عند 132.7 م2 جم-1 في التجربة 14. وأثبتت هذه الأدلة صحة الصور المجهرية التي التقطها المجهر SEM للألومينا المعالجة بالطاقة الشمسية المنتجة باستخدام المكلسات الصناعية السريعة والتقييمات السابقة للألومينا SGA المنتجة باستخدام المكلسات السريعة.

أظهرت الألومينا توزيعًا ممتازًا للمسام، حيث بلغ متوسط قطر المسام حوالي 5.6 نانومتر، وتراوحت أحجام المسام المحددة بين 168-190 م2/غ1 لجميع عمليات التشغيل. وكان ذلك مماثلاً للتقييمات السابقة التي أُجريت باستخدام آلات التكلس السريع، ولكنه أكبر بكثير من الألومينا التجارية المنتجة باستخدام عمليات الاحتراق التقليدية.

إن الخصائص الممتازة للألومينا تجعلها مادة مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات، من المعالجة الكيميائية إلى المعدات الصناعية والسيارات. وبالإضافة إلى توفير خصائص عزل حراري وكيميائي استثنائية، توفر الألومينا المتانة ومقاومة التآكل إلى جانب درجة انصهار عالية - وهي صفات تجعلها أيضًا المادة المفضلة في معدات المختبرات مثل البوتقات والصواني.