Classificação e Aplicação de Cerâmicas Avançadas
De acordo com os conceitos e aplicações da cerâmica, os produtos cerâmicos podem ser classificados em duas categorias principais: cerâmica convencional (cerâmica tradicional) e cerâmica avançada. A cerâmica convencional refere-se a diversos produtos feitos a partir da argila e seus minerais naturais por meio de processos como trituração, mistura, modelagem e queima. Já as cerâmicas avançadas caracterizam-se pela utilização de matérias-primas altamente selecionadas ou sintetizadas, com controle preciso da composição química, processadas por meio de técnicas de fabricação propícias ao controle, permitindo projeto estrutural e apresentando características superiores.
As cerâmicas avançadas podem ser ainda classificadas em dois tipos com base nas suas características: cerâmicas estruturais e cerâmicas funcionais.
1、Cerâmica Estrutural
Cerâmicas estruturais referem-se a cerâmicas que podem ser usadas como materiais estruturais de engenharia, amplamente categorizadas em compósitos à base de óxido, não à base de óxido e compósitos de matriz cerâmica para uso estrutural.
Exemplos de cerâmica estrutural incluem ferramentas de corte, moldes, peças resistentes ao desgaste, componentes de bombas e válvulas, peças de motores, trocadores de calor e armaduras. Os principais materiais utilizados incluem nitreto de silício (Si3N4), carboneto de silício (SiC), zircônia (ZrO2), alumina (Al2O3), entre outros.
2、Cerâmica Funcional
As cerâmicas funcionais são produtos intensivos em conhecimento e tecnologia e com grande variedade. Esses materiais possuem diversas funções excelentes, como propriedades dielétricas de micro-ondas, sensibilidade a gases, supercondutividade, propriedades de gradiente de resistividade, propriedades ferroelétricas e comportamentos de transição de fase, dirigibilidade multicamadas e propriedades de relaxamento, entre outras, tornando suas aplicações extremamente diversas.
（1） Materiais de Isolamento Eletrônico
O material de isolamento eletrônico comumente usado internacionalmente é o Al2O3. Nos últimos anos, surgiram novos materiais de isolamento eletrônico, como a cerâmica AlN, possuindo excelentes propriedades como alta resistência, alto isolamento, baixa constante dielétrica e alta condutividade térmica. Seu coeficiente de expansão térmica pode ser compatível com o silício de cristal único e são usados principalmente como substratos de dissipação de calor para circuitos integrados de grande escala e circuitos de módulos de potência.
(2)Materiais Dielétricos Cerâmicos
Os materiais dielétricos de capacitores cerâmicos usados para ajustar circuitos e proteger unidades lógicas e de memória são baseados principalmente em BaTiO3. Além disso, existem materiais compostos de perovskita com alta constante dielétrica, com o desenvolvimento de materiais com alta dielétrica onde a constante dielétrica pode atingir até 10 ^ 5 a uma frequência de 10 ^ 5 Hz, várias vezes ou até dezenas de vezes maior que os capacitores cerâmicos convencionais.
(3)Materiais Cerâmicos Piezoelétricos
Dispositivos piezoelétricos comumente usados incluem sensores, acendedores de gás, alarmes, dispositivos de áudio, equipamentos de diagnóstico médico e dispositivos de comunicação. O material piezoelétrico típico é o PZT, e novos tipos incluem materiais cerâmicos piezoelétricos de alta sensibilidade e alta estabilidade, materiais cerâmicos eletrostritivos e materiais cerâmicos piroelétricos.
(4)Materiais Cerâmicos Magnéticos
Os materiais cerâmicos magnéticos podem ser divididos em materiais magnéticos duros e magnéticos macios. Os materiais magnéticos duros não são facilmente magnetizados ou desmagnetizados e são representados por ímãs de ferrite e ímãs de terras raras, usados principalmente para ímãs e componentes de armazenamento magnético. Materiais magnéticos macios são facilmente magnetizados e desmagnetizados, com direções de campo magnético variáveis, usados principalmente para componentes eletrônicos que respondem a campos magnéticos alternados.
(5)Materiais Cerâmicos Supercondutores
Desde os avanços significativos na pesquisa de cerâmicas supercondutoras na década de 1980, a pesquisa e as aplicações de materiais cerâmicos supercondutores de alta temperatura têm atraído muita atenção. A aplicação de materiais supercondutores de alta temperatura está evoluindo para aplicações de alta corrente, eletrônica e propriedades antimagnéticas.
(6)Materiais Cerâmicos Antimicrobianos
Os materiais cerâmicos antimicrobianos são uma nova geração de materiais funcionais que surgiram com o desenvolvimento da ciência e da civilização social. Os agentes antimicrobianos inorgânicos podem ser classificados em três categorias com base em seus mecanismos de ação sobre os microrganismos: uma é fixada principalmente em transportadores de materiais inorgânicos, como zeólitas, hidroxiapatita, sílica gel e vidro, por meio de adsorção física ou troca iônica, contendo metais antimicrobianos ou seus íons. como prata, cobre e zinco. A segunda categoria são os agentes antimicrobianos fotocatalíticos de partículas de dióxido de titânio, onde o dióxido de titânio pode converter moléculas de oxigênio em oxigênio ativo sob a luz, gerando radicais ativos de oxigênio na água para exibir efeitos antibacterianos e bactericidas. A terceira categoria são os materiais antimicrobianos com funcionalidade de radiação infravermelha distante. A radiação infravermelha tem efeitos antimicrobianos limitados, portanto esses materiais devem ser usados em conjunto com os dois primeiros tipos de materiais para terem melhor valor de aplicação.
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