Ar aliuminio oksidas yra laidus?

Aliuminio oksidas yra inžinerinė keramika, pasižyminti puikiomis mechaninėmis savybėmis, pavyzdžiui, stiprumu, lūžtamuoju ir cheminiu stabilumu. Be to, dėl savo šilumos laidumo savybių ir atsparumo aukštai temperatūrai jis yra patraukli medžiaga.

Žemesnėje temperatūroje dėl joninės jungties aliuminio oksidas tampa elektroniniu izoliatoriumi, o aukštesnėje temperatūroje - joniniu laidininku.

Laidumas

Aliuminio oksidas, dažniau vadinamas aliuminio oksidu, yra atspari techninė keraminė medžiaga, turinti daugybę gyvenimui ir visuomenei naudingų pritaikymo būdų. Aliuminio oksidas pramoniniu mastu gaminamas iš natūralių mineralinių boksitų telkinių, pasižyminčių įvairiomis fizikinėmis, cheminėmis ir terminėmis savybėmis.

Aliuminio oksidas yra itin patvari medžiaga, pasižyminti dideliu mechaniniu atsparumu, cheminiu stabilumu ir šilumos laidumu - dėl šių savybių ji idealiai tinka naudoti reiklioje aplinkoje, kurioje temperatūra siekia itin aukštą lygį. Be to, jo mažas šiluminio plėtimosi koeficientas suteikia dar vieną apsaugos nuo šiluminio smūgio lygį.

Aliuminio oksido elektrinį laidumą lemia jo metalinė sudėtis; visi metalai yra puikūs elektros laidininkai. Aliuminio oksidas yra vienas iš ketvirtas pagal laidumą metalas pasaulyje, todėl jis yra patrauklus komponentas elektronikos gamybos ir pakavimo srityse.

Aliuminio oksidas pasižymi išskirtiniu joniniu laidumu. Jo sudėtį sudaro aliuminio katijonai Al3+, apsupti deguonies anijonų O2-, kurie sukuria taisyklingos šešiakampės gardelės struktūrą ir užtikrina didelį paviršiaus plotą jonams absorbuoti ir sujungti, todėl jonų laidumas yra geresnis nei daugelio kitų keraminių medžiagų.

Aliuminio oksido elektrinis laidumas priklauso nuo jo grynumo lygio ir naudojamų priedų; yra įvairių rūšių, pradedant grynu 1000 serijos aliuminio oksidu ir baigiant 8000 serijos aliuminio oksidu, pasižyminčiu geresnėmis savybėmis, pvz., didesniu laidumu (EC klasės aliuminio oksidas pasižymi puikiu 61% IACS elektriniu laidumu); tačiau jis vis tiek gerokai atsilieka nuo vario laidumo (apie 385 W/mK).

Aliuminio oksido grynumas turi įtakos jo laidumui, mechaninėms ir ugniai atsparioms savybėms, todėl gamintojai paprastai jį gamina pagal tam tikrus grynumo standartus. "Centerline" gamina nuo 99,5% grynumo iki 98% grynumo laipsnio aliuminio oksido, skirto specialioms reikmėms; prašome susisiekti su mumis ir pateikti savo reikalavimus, kad galėtume rasti jums tinkamiausią.

Temperatūra

Aliuminio oksidas (Al2O3) yra itin atspari techninė keramika, naudojama įvairiose srityse. Jis pasižymi cheminiu stabilumu, atsparumu aukštoms temperatūroms ir biologiniu inertiškumu, taip pat geru atsparumu korozijai rūgštinėms ir šarminėms cheminėms medžiagoms esant aukštai temperatūrai. Be to, jo šiluminis laidumas prilygsta grafitui, todėl Al2O3 yra puiki medžiaga termoelementų apsaugai atliekant aukštos temperatūros matavimus.

Aliuminio oksidas yra itin populiari medžiaga pramoniniam naudojimui dėl savo išskirtinio mechaninio stiprumo, atsparumo dilimui ir erozijos lygio. Dėl dilimui atsparių savybių aliuminio oksidas tinka dilimui atspariems įdėklams ir gaminiams gaminti. Be to, jo aukštos temperatūros elektros izoliacinės savybės yra labai svarbios elektrotechnikoje, o didesnio grynumo klasės pasižymi didesne elektrine varža.

Pageidaujamos aliuminio oksido savybės atsiranda dėl stipraus tarpatominio ryšio tarp aliuminio metalo ir deguonies jonų, dėl kurio atsiranda pageidaujamos medžiagos savybės, pavyzdžiui, aukšta lydymosi temperatūra, kietumas, dielektrinės savybės ir ugniai atsparumas. Aliuminio oksidas turi daugybę kristalinių fazių, kurios visos negrįžtamai grįžta į šešiakampę alfa fazę, esant aukštai temperatūrai, o tai yra palanki būsena konstrukciniams taikymams.

Aliuminio oksidas yra natūrali, gausi ir neišsenkanti medžiaga, randama daugiau kaip 15 proc. žemės plutos, todėl jos galima lengvai gauti dideliais kiekiais už priimtiną kainą. Aliuminio oksido fizikinės ir cheminės savybės priklauso nuo jo mineralinės sudėties ir grynumo; labiau kristalinė medžiaga būna tvirtesnė ir pasižymi didesniu lūžtamuoju stipriu.

Aliuminio oksido elektrinis laidumas pasiekia maksimumą 80 K temperatūroje, priešingai nei vario, kuris pasiekia maksimumą 100 K temperatūroje. Dėl mažesnio šiluminio laidumo šioje medžiagoje neturėtų būti tiesiami ištisai laidūs takai, nes jie gali kelti triukšmą į imtuvo rites ir sukelti problemų su imtuvo ritėmis.

Elektriniu laidumu matuojamas laisvųjų elektronų judėjimo greitis medžiagoje. Jį galima nustatyti matuojant temperatūrą ir varžą elektriniam laukui; aliuminio oksido atveju šį reiškinį skatina jo kristalinės gardelės virpesiai aukštoje temperatūroje, todėl laisvieji elektronai lengviau juda per kristalinę gardelę, matuojant srovę. Aliuminio oksido laidumas priklauso nuo jo mineralinės sudėties ir taikomo apdorojimo metodo.

Drėgmė

Drėgmės kiekis aliuminio oksido keramikoje ir kitose medžiagose yra labai svarbus jų savybėms, nes daro įtaką visoms jų savybėms - nuo kristalų formavimosi ir morfologijos iki laidumo ir bendro laidumo. Drėgmės analizatoriai, tokie kaip "LECO Corporation" drėgmės nustatymo analizatorius AMH43, yra tikslus drėgmės matavimo būdas; naudojant tikslias svarstykles, džiovinimo procesus aukštoje temperatūroje ir pažangią programinę įrangą, galima tiksliai išmatuoti drėgmę keraminėse medžiagose ir kitų formų medžiagų analizėje.

Aliuminio oksidas pasižymi itin mažu oksido keramikos tankiu, todėl yra puiki medžiaga, tinkama naudoti elektrotechnikoje. Aliuminio oksidas taip pat pasižymi ypatingu atsparumu dilimui ir cheminiam poveikiui, todėl tinka naudoti tokiose didelio našumo srityse kaip automobilių sportas.

Priešingai nei kiti metalai, aliuminio oksidas nereaguoja su rūgštimis. Tačiau jis reaguoja su fluoro vandenilio rūgštimi ir susidaro aliuminio chloridas, todėl jo didelis atsparumas korozijai ir kietumas lemia puikias atsparumo dilimui savybes.

Aliuminio oksido jonai vandeniniuose tirpaluose yra šešiašakiai katijonai (Al3+). Jie atiduoda protonus vandens molekulėms, sukeldami hidrolizę, kol tirpale susidaro aliuminio hidroksido nuosėdos. Be to, šešiašakiai katijonai padeda skaidrinti vandenį.

Kylant aliuminio oksido temperatūrai, jo elektrinis laidumas mažėja. Taip yra dėl silpnėjančio joninio ryšio tarp aliuminio atomų, dėl kurio elektronai gali laisviau judėti, todėl susidaro laidūs takai.

Aliuminio oksido keramika yra inertiška medžiaga, atspari cheminiams reagentams, todėl ji yra saugi ir idealiai tinka biomedžiagoms. Aliuminio oksidas plačiai naudojamas kaip dirbtinių sąnarių, kaulų tarpiklių ir kochlearinių implantų dalis; dėl savo formos savybių jis taip pat tinka vamzdžiams gaminti ir apdirbti moksliniams produktams gaminti. Be to, dėl apdirbamumo aliuminio oksido keramika yra puikus pasirinkimas keičiant žmogaus kūno dalis.

Aliuminio oksidas yra puikus izoliatorius, todėl gali atlaikyti itin dideles sroves ir nenukentėti. Be to, jis labai atsparus dilimui, todėl gerai atlaiko mechaninio dilimo pažeidimus. Be to, aukštoje temperatūroje aliuminio oksidas išlieka inertiškas, todėl jis tinka cheminiams gamybos procesams ir vakuuminiams įrenginiams.

Korozija

Priešingai nei grynas aliuminis, kuris ore savaime oksiduojasi ir ilgainiui tampa piroforiškas, aliuminio oksidas turi nelaidų oksido sluoksnį, kuris apsaugo jį nuo tolesnės oksidacijos ir apsaugo jo metalinę šerdį nuo tolesnės oksidacijos. Dėl to aliuminio oksidas gali būti naudojamas įvairiose srityse ir išvengti korozijos; dėl nelaidaus oksido sluoksnio aliuminio oksidas taip pat yra atsparus daugumai rūgščių, o dėl puikių mechaninių savybių - didelio kietumo ir atsparumo lūžiams - jis yra puiki medžiaga cheminio ir elektrocheminio apdorojimo įrangai; elektrinės izoliacijos savybės išlieka net aukštoje temperatūroje; taigi dėl aukštos lydymosi temperatūros ir atsparumo dilimui savybių aliuminio oksidas yra puikus medžiagos pasirinkimas!

Iš aliuminio oksido galima gaminti įvairius produktus, pavyzdžiui, elektros izoliatorius, keramiką, stiklą ir kuro elementus. Jis taip pat plačiai naudojamas kaip krosnių įdėklų vamzdžių ir laboratorinių prietaisų vamzdelių sudedamoji dalis; jo oksido sluoksnis atsparus rūgštinei korozijai, o dažnai padengtas chromu arba nikeliu, kad dar labiau padidintų atsparumą dilimui. Be to, aliuminio oksidas yra veiksminga šlifavimo terpė, kurią galima apdirbti deimantiniais įrankiais.

Aliuminio oksido korozija gali pasireikšti įvairiomis formomis, priklausomai nuo aplinkos ir poveikio sąlygų. Viena iš tokių formų - erozinė korozija, dažnai pasitaikanti, kai aliuminio lydiniai yra veikiami vandens, esančio atšiaurioje cheminėje aplinkoje; jos poveikį spartina greitis, pH lygis, silicio dioksido kiekis ir karbonatų kiekis vandenyje.

Galvaninė korozija (arba nepanašaus metalo korozija) kelia didelę grėsmę aliuminiui, nes silpnina jo tvirtumą ir didina jautrumą įtrūkimams. Norint sumažinti jos poveikį, aliuminis turėtų vengti tiesioginio sąlyčio su kitais metalais arba aplink save įrengti izoliacinį barjerą.

Plyšinė korozija - tai dar viena aliuminio korozijos forma, dažnai pasireiškianti siauruose nuovargio įtrūkimuose tarp aliuminio konstrukcijos dalių. Plyšinė korozija maitinasi deguonimi, plečia nuovargio plyšius ir galiausiai lemia aliuminio konstrukcijos gedimą.

Korozijos mokslininkai gali stebėti aliuminio oksido keramikos eksploatacines savybes tiksliau nei tradiciniais svorio nuostolių bandymo metodais, matuodami jonų išsiskyrimą panardinus į skirtingos koncentracijos rūgščių tirpalus. Atomo absorbcijos spektrometrija leidžia mokslininkams analizuoti šį iš bandinių išsiskyrusį kiekį, tiriant išplautą Al3+, Mg2+, Ca2+, Na+ ir Si4+.