Bột nano Zirconia: Vật liệu mới cho “đằng sau” điện thoại di động 5G

Nguồn: Nhật báo Khoa học và Công nghệ: Quy trình sản xuất bột zirconia truyền thống sẽ tạo ra một lượng lớn chất thải, đặc biệt là lượng lớn nước thải có tính kiềm nồng độ thấp, khó xử lý, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nghiền bi năng lượng cao là công nghệ chuẩn bị vật liệu hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, có thể cải thiện độ nén và độ phân tán của gốm zirconia và có triển vọng ứng dụng công nghiệp tốt. Với sự ra đời của công nghệ 5G, điện thoại thông minh đang âm thầm thay đổi "thiết bị" của riêng mình ". Giao tiếp 5G sử dụng phổ tần trên 3 gigahertz (GHz) và bước sóng sóng milimet của nó rất ngắn. Nếu điện thoại di động 5G sử dụng bảng nối đa năng bằng kim loại, nó sẽ gây nhiễu hoặc che chắn tín hiệu nghiêm trọng. Vì vậy,Vật liệu gốm với đặc tính không che chắn tín hiệu, độ cứng cao, khả năng nhận biết mạnh mẽ và hiệu suất nhiệt tuyệt vời gần với vật liệu kim loại đã dần trở thành lựa chọn quan trọng của các công ty điện thoại di động bước vào kỷ nguyên 5G. Bao Jinxiao, giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Nội Mông, nói với các phóng viên rằng là một vật liệu phi kim loại vô cơ quan trọng, vật liệu gốm mới đã trở thành sự lựa chọn tốt nhất cho vật liệu mặt sau điện thoại thông minh. Trong kỷ nguyên 5G, mặt sau điện thoại di động cần phải được nâng cấp khẩn trương. Wang Sikai, tổng giám đốc của Công ty TNHH Công nghiệp Zirconium Jingtao Nội Mông (sau đây gọi là Jingtao Zirconium Industry), nói với phóng viên rằng theo dữ liệu do Counterpoint, một tổ chức nghiên cứu nổi tiếng thế giới công bố, các lô hàng điện thoại thông minh toàn cầu sẽ đạt 1,331 tỷ chiếc vào năm 2020. Với nhu cầu ngày càng tăng về gốm zirconia được sử dụng trong mặt sau điện thoại di động, công nghệ R&D và chuẩn bị của nó cũng thu hút nhiều sự chú ý. Là một vật liệu gốm mới có hàm lượng kỹ thuật cực cao, Vật liệu gốm zirconia có thể đáp ứng được môi trường làm việc khắc nghiệt mà vật liệu kim loại, vật liệu polyme và hầu hết các vật liệu gốm sứ khác không đủ khả năng làm việc. Là bộ phận cấu trúc, các sản phẩm gốm zirconia đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như năng lượng, hàng không vũ trụ, máy móc, ô tô, điều trị y tế, v.v. và mức tiêu thụ hàng năm trên toàn cầu là hơn 80.000 tấn. Với sự ra đời của kỷ nguyên 5G, các thiết bị gốm sứ đã có cho thấy lợi thế công nghệ lớn hơn trong việc chế tạo bảng nền điện thoại di động và gốm sứ zirconia có triển vọng phát triển rộng hơn. "Hiệu suất của gốm zirconia trực tiếp phụ thuộc vào hiệu suất của bột, do đó, việc phát triển công nghệ chuẩn bị bột hiệu suất cao có thể kiểm soát được, Nó đã trở thành mắt xích quan trọng nhất trong việc chuẩn bị gốm zirconia và phát triển các thiết bị gốm zirconia hiệu suất cao." Vương Tư Khải thẳng thắn nói. Phương pháp nghiền bi năng lượng cao xanh được các chuyên gia đánh giá cao. Sản xuất bột nano zirconia trong nước chủ yếu áp dụng quy trình hóa học ướt và oxit đất hiếm được sử dụng làm chất ổn định để sản xuất bột nano zirconia. Quá trình này có đặc điểm là năng lực sản xuất lớn và tính đồng nhất tốt của các thành phần hóa học của sản phẩm, nhưng nhược điểm là Trong quá trình sản xuất sẽ phát sinh một lượng lớn chất thải, đặc biệt là lượng lớn nước thải có tính kiềm nồng độ thấp, khó xử lý, nếu không xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm, tổn hại nghiêm trọng đến môi trường sinh thái. "Theo khảo sát, cần khoảng 50 tấn nước để sản xuất một tấn bột gốm zirconia ổn định yttria, sẽ tạo ra một lượng lớn nước thải, việc thu hồi và xử lý nước thải sẽ làm tăng đáng kể chi phí sản xuất." Wang Sikai nói. Với việc cải thiện luật bảo vệ môi trường của Trung Quốc, các doanh nghiệp điều chế bột nano zirconia bằng phương pháp hóa ướt đang phải đối mặt với những khó khăn chưa từng có. Do đó, nhu cầu cấp thiết là phát triển công nghệ điều chế bột nano zirconia xanh và chi phí thấp. "Trong bối cảnh đó, nó đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu để điều chế bột nano zirconia bằng quy trình sản xuất sạch hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn, trong đó phương pháp nghiền bi năng lượng cao được giới khoa học và công nghệ tìm kiếm nhiều nhất." cuốn tiểu thuyết. Nghiền bi năng lượng cao đề cập đến việc sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra các phản ứng hóa học hoặc tạo ra những thay đổi về cấu trúc và tính chất của vật liệu để chuẩn bị vật liệu mới. Là một công nghệ mới, rõ ràng nó có thể làm giảm năng lượng kích hoạt phản ứng, tinh chỉnh kích thước hạt, cải thiện đáng kể tính đồng nhất phân bố của các hạt bột, tăng cường sự kết hợp giao diện giữa các chất nền, thúc đẩy sự khuếch tán của các ion rắn và tạo ra các phản ứng hóa học ở nhiệt độ thấp, do đó cải thiện độ nén và khả năng phân tán của vật liệu. Đây là công nghệ chuẩn bị vật liệu tiết kiệm năng lượng và hiệu quả với triển vọng ứng dụng công nghiệp tốt. Cơ chế tạo màu độc đáo tạo ra đồ gốm đầy màu sắc. Trên thị trường quốc tế, vật liệu bột nano zirconia đã bước vào giai đoạn phát triển công nghiệp. Wang Sikai nói với các phóng viên: "Ở các nước và khu vực phát triển như Hoa Kỳ, Tây Âu và Nhật Bản, quy mô sản xuất bột nano zirconia lớn và các thông số kỹ thuật của sản phẩm tương đối đầy đủ. Đặc biệt là các công ty đa quốc gia của Mỹ và Nhật Bản, rõ ràng là có Lợi thế cạnh tranh trong bằng sáng chế của gốm sứ zirconia, hiện nay, ngành sản xuất gốm sứ mới của Trung Quốc đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng và nhu cầu về bột gốm ngày càng tăng lên nên việc đầu tư ngày càng cấp bách. phát triển quy trình sản xuất nanomet mới zirconia Trong hai năm qua, Một số viện nghiên cứu và doanh nghiệp trong nước cũng đã bắt đầu nghiên cứu và sản xuất bột nano zirconia một cách độc lập, nhưng hầu hết các nghiên cứu và phát triển vẫn đang trong giai đoạn sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm, với sản lượng nhỏ và một loại duy nhất. Trong dự án "Bột nano Zirconia đất hiếm màu" do Ceramic Zirconia Industry thực hiện, bột nano zirconia được điều chế bằng phương pháp phản ứng trạng thái rắn nghiền bi năng lượng cao. "Nước được sử dụng làm môi trường nghiền để nghiền và tinh chế. các hạt, do đó Có thể thu được bột ngũ cốc không kết tụ với kích thước 100 nanomet, không gây ô nhiễm, chi phí thấp và ổn định lô tốt." Bao Xin cho biết. Công nghệ chuẩn bị không chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu về bột của tấm nền gốm điện thoại di động 5G, vật liệu phủ rào cản nhiệt cho động cơ tua-bin hàng không, bóng gốm, dao gốm và các sản phẩm khác mà còn có thể được phổ biến và ứng dụng trong việc điều chế nhiều loại bột gốm hơn như như chế phẩm bột hỗn hợp xeri oxit. Theo cơ chế tạo màu tự phát triển, đội ngũ kỹ thuật của ngành Gốm zirconium đã áp dụng phương pháp tổng hợp và tổng hợp pha rắn để tạo màu mà không đưa thêm các ion kim loại thông qua tối ưu hóa quy trình. Gốm zirconia được điều chế bằng phương pháp này không chỉ có độ bão hòa màu cao và tốt khả năng thấm ướt, nhưng cũng không ảnh hưởng đến tính chất cơ học ban đầu của gốm zirconia. "Kích thước hạt ban đầu của bột zirconia đất hiếm màu được sản xuất dựa trên công nghệ mới là nanomet, có đặc điểm là kích thước hạt đồng đều, hoạt tính thiêu kết cao, nhiệt độ thiêu kết thấp, v.v. So với quy trình sản xuất truyền thống, toàn diện mức tiêu thụ năng lượng giảm đáng kể. Hiệu quả sản xuất và năng suất xử lý gốm được cải thiện đáng kể. Các thiết bị gốm tiên tiến được chế tạo bằng phương pháp này có các đặc tính tuyệt vời như độ bền cao, độ dẻo dai cao và độ cứng cao ", Wang Sikai nói.