مسحوق الزركونيا النانوي: مادة جديدة للهواتف المحمولة 5G

المصدر: Science and Technology Daily: ستنتج عملية الإنتاج التقليدية لمسحوق الزركونيا كمية كبيرة من النفايات، خاصة الكمية الكبيرة من مياه الصرف الصحي القلوية منخفضة التركيز والتي يصعب معالجتها، مما يسبب تلوثًا بيئيًا خطيرًا. الطحن الكروي عالي الطاقة عبارة عن تقنية إعداد مواد موفرة للطاقة وفعالة، والتي يمكن أن تحسن من ضغط وتشتت سيراميك الزركونيا ولها احتمال جيد للتطبيق الصناعي. ومع ظهور تقنية 5G، تعمل الهواتف الذكية على تغيير "معداتها" بهدوء ". تستخدم اتصالات 5G طيفًا أعلى من 3 جيجاهيرتز، وطول موجة المليمتر قصير جدًا. إذا كان الهاتف المحمول 5G يستخدم لوحة الكترونية معززة معدنية، فسوف يتداخل بشكل خطير مع الإشارة أو يحميها. لذلك، أصبحت المواد الخزفية التي تتميز بخصائص عدم وجود حماية للإشارة، والصلابة العالية، والإدراك القوي والأداء الحراري الممتاز بالقرب من المواد المعدنية، تدريجيًا خيارًا مهمًا لشركات الهاتف المحمول لدخول عصر 5G. وقال باو جينشياو، الأستاذ في جامعة منغوليا الداخلية للعلوم والتكنولوجيا، للصحفيين، إن المواد الخزفية الجديدة، باعتبارها مادة غير معدنية مهمة، أصبحت الخيار الأفضل لمواد اللوحة الخلفية للهواتف الذكية. وفي عصر الجيل الخامس، تحتاج اللوحة الخلفية للهاتف المحمول إلى ترقية على وجه السرعة. صرح وانغ سيكاي، المدير العام لشركة منغوليا الداخلية جينجتاو لصناعة الزركونيوم المحدودة (المشار إليها فيما يلي باسم صناعة جينجتاو الزركونيوم)، للمراسل أنه وفقًا للبيانات الصادرة عن مؤسسة Counterpoint، وهي مؤسسة بحثية ذات شهرة عالمية، فإن شحنات الهواتف الذكية العالمية سوف تصل إلى 1.331 مليار وحدة في عام 2020. مع الطلب المتزايد على سيراميك الزركونيا المستخدم في اللوحات الخلفية للهواتف المحمولة، جذبت تقنية البحث والتطوير والتحضير أيضًا الكثير من الاهتمام. وباعتبارها مادة سيراميك جديدة ذات محتوى تقني عالي للغاية، يمكن أن تكون مادة سيراميك الزركونيا مؤهلة لـ بيئة العمل القاسية التي لا تصلح لها المواد المعدنية ومواد البوليمر ومعظم المواد الخزفية الأخرى. كأجزاء هيكلية، تم تطبيق منتجات سيراميك الزركونيا في العديد من الصناعات مثل الطاقة والفضاء والآلات والسيارات والعلاج الطبي وما إلى ذلك، ويبلغ الاستهلاك السنوي العالمي أكثر من 80000 طن. مع ظهور عصر 5G، أصبحت أجهزة السيراميك أظهرت مزايا تكنولوجية أكبر في صنع اللوحات الخلفية للهواتف المحمولة، كما أن سيراميك الزركونيا يتمتع بآفاق تطوير أوسع. "يعتمد أداء سيراميك الزركونيا بشكل مباشر على أداء المساحيق، لذا فإن تطوير تقنية تحضير يمكن التحكم فيها للمساحيق عالية الأداء، أصبح الرابط الأكثر أهمية في تحضير سيراميك الزركونيا وتطوير أجهزة سيراميك الزركونيا عالية الأداء. " قال وانغ سيكاي بصراحة. إن طريقة الطحن بالكرات الخضراء عالية الطاقة مطلوبة بشدة من قبل الخبراء. يعتمد الإنتاج المحلي لمسحوق الزركونيا النانوي في الغالب عملية كيميائية رطبة، ويستخدم أكسيد الأرض النادرة كمثبت لإنتاج مسحوق الزركونيا النانوي. تتميز هذه العملية بخصائص القدرة الإنتاجية الكبيرة والتوحيد الجيد للمكونات الكيميائية للمنتجات، ولكن العيب هو أنه سيتم إنتاج كمية كبيرة من النفايات في عملية الإنتاج، وخاصة كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي القلوية منخفضة التركيز والتي يصعب معالجتها، وإذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح، فسوف تسبب تلوثًا خطيرًا وأضرارًا للبيئة البيئية. "وفقًا للمسح،يستغرق إنتاج طن واحد من مسحوق سيراميك الزركونيا المستقر بالإيتريا حوالي 50 طنًا من المياه، والذي سينتج كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي، كما أن استعادة مياه الصرف الصحي ومعالجتها ستزيد تكلفة الإنتاج بشكل كبير. " قال سيكاي. مع تحسين قانون حماية البيئة في الصين، تواجه الشركات التي تقوم بإعداد مسحوق الزركونيا النانوي بالطريقة الكيميائية الرطبة صعوبات غير مسبوقة. لذلك، هناك حاجة ملحة لتطوير تكنولوجيا تحضير خضراء ومنخفضة التكلفة لمسحوق الزركونيا النانوي. "على هذه الخلفية، أصبح إعداد مسحوق الزركونيا النانوي نقطة جذب بحثية من خلال عملية إنتاج أنظف وأقل استهلاكًا للطاقة، ومن بينها طريقة الطحن الكروي عالي الطاقة هي الأكثر طلبًا من قبل الدوائر العلمية والتكنولوجية. " رواية. تشير الطحن الكروي عالي الطاقة إلى استخدام الطاقة الميكانيكية للحث على التفاعلات الكيميائية أو لإحداث تغييرات في بنية المواد وخصائصها، وذلك لإعداد مواد جديدة. كتقنية جديدة، يمكنها بشكل واضح تقليل طاقة تنشيط التفاعل، وصقل حجم الحبوب، وتحسين توحيد توزيع جزيئات المسحوق بشكل كبير، وتعزيز مزيج الواجهة بين الركائز، وتعزيز نشر الأيونات الصلبة وتحفيز التفاعلات الكيميائية ذات درجات الحرارة المنخفضة، وبالتالي تحسين الاكتناز وتشتت المواد. إنها تقنية إعداد مواد موفرة للطاقة وفعالة مع آفاق تطبيق صناعي جيدة. تعمل آلية التلوين الفريدة على إنشاء سيراميك ملون. في السوق الدولية، دخلت مواد مسحوق النانو الزركونيا مرحلة التطور الصناعي. وقال وانغ سيكاي للصحفيين: "في البلدان المتقدمة والمناطق مثل الولايات المتحدة وأوروبا الغربية واليابان، يكون حجم إنتاج مسحوق الزركونيا النانوي كبيرًا ومواصفات المنتج كاملة نسبيًا. وخاصة الشركات الأمريكية واليابانية متعددة الجنسيات، فقد كان واضحًا المزايا التنافسية في براءة اختراع سيراميك الزركونيا وفقًا لوانغ سيكاي، في الوقت الحاضر، تمر صناعة تصنيع السيراميك الجديدة في الصين بمرحلة من التطور السريع، ويتزايد الطلب على مسحوق السيراميك عامًا بعد عام، لذلك أصبح الأمر أكثر إلحاحًا. تطوير عملية إنتاج زركونيا نانومتر جديدة في العامين الماضيين، بدأت بعض معاهد البحوث والمؤسسات المحلية أيضًا في البحث بشكل مستقل وإنتاج مسحوق زركونيا نانو، ولكن معظم البحث والتطوير لا يزال في مرحلة صغيرة الحجم. الإنتاج التجريبي في المختبر، مع إنتاج صغير وتنوع فردي في مشروع "Color Rare Earth Zirconia Nanopowder" الذي نفذته صناعة السيراميك الزركونيا، تم تحضير مسحوق الزركونيا النانوي بواسطة طريقة تفاعل الحالة الصلبة للطحن الكروي عالي الطاقة. كوسيط طحن لطحن وصقل الجسيمات، بحيث يمكن الحصول على مسحوق الحبوب غير المتكتل بحجم 100 نانومتر، والذي لا يحتوي على تلوث، وتكلفة منخفضة واستقرار جيد للدفعة." قال باو شين. لا يمكن لتقنية التحضير أن تلبي فقط متطلبات المسحوق الخاصة باللوحة الخلفية الخزفية للهاتف المحمول 5G ومواد طلاء الحاجز الحراري لمحركات توربينات الطيران وكرات السيراميك وسكاكين السيراميك وغيرها من المنتجات، ولكن يمكن أيضًا تعميمها وتطبيقها في تحضير المزيد من مساحيق السيراميك مثل كتحضير مسحوق مركب من أكسيد السيريوم. وفقًا لآلية التلوين المطورة ذاتيًا، اعتمد الفريق الفني لصناعة الزركونيوم الخزفي توليف الطور الصلب والطريقة المركبة للتلوين دون إدخال أيونات معدنية إضافية من خلال تحسين العملية. إن سيراميك الزركونيا المحضر بهذه الطريقة لا يتمتع فقط بتشبع لون عالي وجيد قابلية البلل، ولكنها أيضًا لا تؤثر على الخواص الميكانيكية الأصلية لسيراميك الزركونيا. "حجم الجسيمات الأصلي لمسحوق الزركونيا الأرضية النادرة الملون المنتج بناءً على التكنولوجيا الجديدة هو نانومتر، والذي يتميز بخصائص حجم الجسيمات الموحد، ونشاط التلبيد العالي، ودرجة حرارة التلبيد المنخفضة وما إلى ذلك. وبالمقارنة مع عملية الإنتاج التقليدية، فإن العملية الشاملة تم تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير. تم تحسين كفاءة الإنتاج وإنتاجية معالجة السيراميك بشكل كبير "، وقال وانغ سيكاي إن الأجهزة الخزفية المتقدمة التي تم إعدادها بهذه الطريقة لها خصائص ممتازة.