Zirconia Nanopowder: חומר חדש לטלפון נייד "מאחורי" 5G

מקור: Science and Technology Daily: תהליך הייצור המסורתי של אבקת זירקוניה יפיק כמות גדולה של פסולת, במיוחד כמות גדולה של שפכים אלקליים בריכוז נמוך שקשה לטפל בהם, וגורמים לזיהום סביבתי חמור. כרסום כדורים באנרגיה גבוהה היא טכנולוגיית הכנת חומר חסכונית ויעילה, שיכולה לשפר את הקומפקטיות והפיזור של קרמיקה זירקוניה ויש לה סיכוי טוב ליישום תעשייתי. עם כניסתה של טכנולוגיית 5G, טלפונים חכמים משנים בשקט את הציוד "שלהם" ". תקשורת 5G משתמשת בספקטרום שמעל 3 גיגה-הרץ (Ghz), ואורך הגל המילימטרי שלה קצר מאוד. אם הטלפון הנייד 5G משתמש בלוח אחורי מתכתי, הוא יפריע לאות או יגן עליו. לכן, חומרים קרמיים עם מאפיינים של ללא מיגון אות, קשיות גבוהה, תפיסה חזקה וביצועים תרמיים מצוינים קרוב לחומרי מתכת הפכו בהדרגה לבחירה חשובה עבור חברות טלפונים ניידים להיכנס לעידן ה-5G. באו Jinxiao, פרופסור באוניברסיטת מונגוליה הפנימית למדע וטכנולוגיה, אמר לכתבים שכחומר חשוב לא-מתכתי אנאורגני, חומרים קרמיים חדשים הפכו לבחירה הטובה ביותר עבור חומרי לוח טלפונים חכמים. בעידן ה-5G, יש לשדרג את לוח הגב לטלפונים ניידים בֵּדְחִיפוּת. וואנג סיקאי, המנהל הכללי של Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (להלן Jingtao Zirconium Industry), אמר לכתב כי על פי הנתונים שפרסמה Counterpoint, מוסד מחקר בעל שם עולמי, משלוחי הסמארטפונים העולמיים יהיו להגיע ל-1.331 מיליארד יחידות בשנת 2020. עם הביקוש הגובר לקרמיקת זירקוניה המשמשת בלוחות אחוריים לטלפונים ניידים, טכנולוגיית המחקר והפיתוח וההכנה שלה משכה גם תשומת לב רבה. כחומר קרמי חדש עם תוכן טכני גבוה במיוחד, חומר קרמי זירקוניה יכול להיות מוכשר עבור סביבת עבודה קשה שחומרי מתכת, חומרים פולימריים ורוב החומרים הקרמיים האחרים אינם מוכשרים לה. כחלקי מבנה, מוצרי קרמיקה זירקוניה יושמו בתעשיות רבות כגון אנרגיה, תעופה וחלל, מכונות, רכב, טיפול רפואי וכו', והצריכה השנתית העולמית היא מעל 80,000 טון. עם כניסתו של עידן ה-5G, התקני קרמיקה הראו יתרונות טכנולוגיים גדולים יותר בייצור לוחות אחוריים לטלפונים ניידים, ולקרמיקה זירקוניה יש סיכוי פיתוח רחב יותר. "הביצועים של קרמיקה זירקוניה תלויים ישירות בביצועים של אבקות, כך שפיתוח טכנולוגיית הכנה ניתנת לשליטה של ​​אבקות בעלות ביצועים גבוהים, זה הפך לחולייה הקריטית ביותר בהכנת קרמיקה זירקוניה ובפיתוח מכשירים קרמיים זירקוניה בעלי ביצועים גבוהים." אמר וואנג סיקאי בכנות. שיטת כרסום כדור ירוק באנרגיה גבוהה מבוקשת מאוד על ידי מומחים. ייצור מקומי של ננו-אבקת זירקוניה מאמץ בעיקר תהליך כימי רטוב, ותחמוצת אדמה נדירה משמשת כמייצב לייצור ננו-אבקת זירקוניה. לתהליך זה יש מאפיינים של כושר ייצור גדול ואחידות טובה של רכיבים כימיים של מוצרים, אך החיסרון הוא שתיווצר כמות גדולה של פסולת בתהליך הייצור, ובמיוחד כמות גדולה של שפכים אלקליים בריכוז נמוך שקשה לטפל בהם, ואם לא יטופלו כראוי הם יגרמו לזיהום חמור ולפגיעה בסביבה האקולוגית. "על פי הסקר, נדרשים כ-50 טון מים כדי לייצר טון אחד של אבקת זירקוניה מיוצבת איטריה, שתפיק כמות גדולה של שפכים, וההשבתה והטיפול בשפכים יעלו מאוד את עלות הייצור". אמר סיקאי. עם שיפור חוק הגנת הסביבה של סין, המפעלים המכינים ננו-אבקת זירקוניה בשיטה כימית רטובה מתמודדים עם קשיים חסרי תקדים. לכן, יש צורך דחוף לפתח טכנולוגיית הכנה ירוקה ובעלות נמוכה של ננו-אבקת זירקוניה. "על רקע זה, היא הפכה למוקד מחקר להכנת ננו-אבקת זירקוניה על ידי תהליך ייצור נקי יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר, אשר שיטת כרסום הכדורים עתירת האנרגיה היא המבוקשת ביותר על ידי החוגים המדעיים והטכנולוגיים. "Bao Jin's רוֹמָן. כרסום כדורים באנרגיה גבוהה מתייחס לשימוש באנרגיה מכנית כדי לגרום לתגובות כימיות או לגרום לשינויים במבנה ובתכונות של חומרים, כדי להכין חומרים חדשים. כטכנולוגיה חדשה, זה כמובן יכול להפחית את אנרגיית הפעלת התגובה, לחדד את גודל הגרגר, לשפר מאוד את אחידות ההפצה של חלקיקי אבקה, לשפר את שילוב הממשק בין מצעים, לקדם דיפוזיה של יונים מוצקים ולעורר תגובות כימיות בטמפרטורה נמוכה, ובכך שיפור הקומפקטיות והפיזור של חומרים. זוהי טכנולוגיית הכנת חומרים חסכונית ויעילה עם סיכויי יישום תעשייתיים טובים. מנגנון צביעה ייחודי יוצר קרמיקה צבעונית. בשוק הבינלאומי, חומרים ננו-אבקת זירקוניה נכנסו לשלב הפיתוח התעשייתי. וואנג סיקאי אמר לכתבים: "במדינות ואזורים מפותחים כמו ארה"ב, מערב אירופה ויפן, היקף הייצור של ננו-אבקת זירקוניה הוא גדול ומפרטי המוצר מלאים יחסית. במיוחד חברות רב לאומיות אמריקאיות ויפניות, יש לה ברור. יתרונות תחרותיים בפטנט של קרמיקה זירקוניה לפי Wang Sikai, כיום, תעשיית ייצור הקרמיקה החדשה של סין נמצאת בשלב של התפתחות מהירה, והביקוש לאבקת קרמיקה גדל משנה לשנה, ולכן דחוף יותר ויותר. לפתח את תהליך הייצור של ננו-מטרי זירקוניה חדשים בשנתיים האחרונות, כמה מכוני מחקר מקומיים ומפעלים החלו לחקור באופן עצמאי ולייצר ננו-אבקת זירקוניה, אך רוב המחקר והפיתוח נמצאים עדיין בשלב של קנה מידה קטן. ייצור ניסוי במעבדה, עם תפוקה קטנה ומגוון יחיד בפרויקט "Color Rare Earth Zirconia Nanopowder" המיושם על ידי Ceramic Zirconia Industry, ננו-אבקת זירקוניה הוכנה בשיטת ריאקציה כדורית בעלת אנרגיה גבוהה. נעשה שימוש במים. כמדיום טחינה לטחון ולעידון החלקיקים, כך שניתן להשיג אבקת דגנים לא מצטברת בגודל של 100 ננומטר, שאין לה זיהום, עלות נמוכה ויציבות אצווה טובה." אמר באו שין. טכנולוגיית ההכנה יכולה לא רק לעמוד בדרישות האבקה של לוח גב קרמי טלפון נייד 5G, חומרי ציפוי מחסום תרמי עבור מנועי טורבינות תעופה, כדורי קרמיקה, סכינים קרמיות ומוצרים אחרים, אלא גם ניתנת לפופולריות ויישום בהכנת אבקות קרמיות נוספות, כגון כהכנת אבקת תחמוצת צריום. על פי מנגנון הצביעה שפותח בעצמו, הצוות הטכני של תעשיית קרמיקה זירקוניום אימץ סינתזה של פאזות מוצקות ושיטת מרוכבת לצביעה מבלי להכניס יוני מתכת נוספים באמצעות אופטימיזציה של תהליך. קרמיקת הזירקוניה שהוכנה בשיטה זו לא רק בעלת רווית צבע גבוהה וטובה הרטיבות, אך גם אינם משפיעים על התכונות המכניות המקוריות של קרמיקת זירקוניה. "גודל החלקיקים המקורי של צבע אבקת זירקוניה אדמה נדירה המיוצרת על בסיס הטכנולוגיה החדשה הוא ננומטר, בעל מאפיינים של גודל חלקיקים אחיד, פעילות סינטרה גבוהה, טמפרטורת סינטר נמוכה וכן הלאה. בהשוואה לתהליך הייצור המסורתי, המקיף צריכת האנרגיה מופחתת באופן משמעותי. יעילות הייצור ותפוקת העיבוד הקרמי משופרים מאוד למכשירים הקרמיים המתקדמים שהוכנו בשיטה זו יש תכונות מצוינות כמו חוזק גבוה, קשיחות גבוהה וקשיות גבוהה.