Sirkon nanóduft: Nýtt efni fyrir „á bak við“ 5G farsíma

Heimild: Science and Technology Daily: Hefðbundin framleiðsluferli sirkondufts mun framleiða mikið magn af úrgangi, sérstaklega mikið magn af lágþéttu basísku skólpi sem er erfitt að meðhöndla og veldur alvarlegri umhverfismengun. Háorkukúlufræsun er orkusparandi og skilvirk efnisframleiðslutækni sem getur bætt þéttleika og dreifanleika sirkonkeramiksins og hefur góða möguleika á iðnaðarnotkun. Með tilkomu 5G tækni eru snjallsímar hljóðlega að breyta eigin „búnaði“. 5G samskipti nota litrófið yfir 3 gígahertz (Ghz) ​​og millímetrabylgjulengd þess er mjög stutt. Ef 5G farsíminn notar málmbakplötu mun það trufla eða verja merkið alvarlega. Þess vegna hafa keramikefni með einkennum eins og enga merkjavörn, mikla hörku, sterka skynjun og framúrskarandi hitauppstreymi, nálægt málmefnum, smám saman orðið mikilvægur kostur fyrir farsímafyrirtæki til að komast inn í 5G tímabilið. Bao Jinxiao, prófessor við Vísinda- og tækniháskólann í Innri Mongólíu, sagði við blaðamenn að sem mikilvægt ólífrænt, ómálmkennt efni séu ný keramikefni orðin besti kosturinn fyrir bakplötur fyrir snjallsíma. Á tímum 5G þarf að uppfæra bakplötur fyrir farsíma tafarlaust. Wang Sikai, framkvæmdastjóri Innri Mongólíu Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (hér eftir nefnt Jingtao Zirconium Industry), sagði við blaðamanninn að samkvæmt gögnum frá Counterpoint, heimsþekktri rannsóknarstofnun, muni alþjóðlegar snjallsímasendingar ná 1,331 milljarði eininga árið 2020. Með vaxandi eftirspurn eftir sirkoníum sem notað er í bakplötur fyrir farsíma hefur rannsóknar- og þróunartækni þess einnig vakið mikla athygli. Sem nýtt keramikefni með afar hátt tæknilegt innihald getur sirkoníumiðill verið hæfur til að þola erfiðar vinnuaðstæður sem málmefni, fjölliðaefni og flest önnur keramikefni þola ekki. Sem byggingarhlutar hafa sirkoníumkeramikvörur verið notaðar í mörgum atvinnugreinum eins og orku, flug- og geimferðaiðnaði, vélaiðnaði, bifreiðum, læknisfræði o.s.frv., og árleg heimsneysla er yfir 80.000 tonn. Með tilkomu 5G tímabilsins hafa keramiktæki sýnt fram á meiri tæknilega yfirburði í framleiðslu á bakplötum fyrir farsíma, og sirkoníumkeramik hefur víðtækari þróunarmöguleika. „Afköst sirkoníumkeramiksins eru beint háð afköstum duftsins, þannig að þróun stjórnanlegrar undirbúningstækni fyrir afkastamikið duft hefur orðið mikilvægasti hlekkurinn í undirbúningi sirkoníumkeramiksins og þróun afkastamikilla sirkoníumkeramiktækja,“ sagði Wang Sikai hreinskilnislega. Græn háorkukúlufræsingaraðferð er mjög eftirsótt af sérfræðingum. Innlend framleiðsla á sirkoníum nanó-dufti notar að mestu leyti blauta efnafræðilega aðferð og sjaldgæft jarðefnisoxíð er notað sem stöðugleiki til að framleiða sirkoníum nanó-duft. Þetta ferli hefur þá eiginleika að framleiða mikið magn og vera einsleitt í efnafræðilegum þáttum vara, en ókosturinn er að mikið magn af úrgangi verður til í framleiðsluferlinu, sérstaklega mikið magn af lágþéttu basísku skólpi sem er erfitt að meðhöndla og ef það er ekki meðhöndlað rétt mun það valda alvarlegri mengun og skaða á vistfræðilegu umhverfi. „Samkvæmt könnuninni þarf um 50 tonn af vatni til að framleiða eitt tonn af yttríum-stöðuglegu sirkoníum keramikdufti, sem mun framleiða mikið magn af skólpi og endurheimt og meðhöndlun skólps mun auka framleiðslukostnaðinn til muna,“ sagði Wang Sikai. Með umbótum á umhverfisverndarlögum Kína standa fyrirtæki sem framleiða sirkoníum nanó-duft með blautum efnafræðilegum aðferðum frammi fyrir fordæmalausum erfiðleikum. Þess vegna er brýn þörf á að þróa græna og ódýra undirbúningstækni fyrir sirkoníum nanó-duft. „Í ljósi þessa hefur það orðið rannsóknarvettvangur að framleiða sirkon nanóduft með hreinni og orkusparandi framleiðsluferli, þar á meðal er orkufrek kúlufræsingaraðferðin sú eftirsóttasta í vísinda- og tækniheiminum.“ Skáldsaga Bao Jin. Háorkukúlufræsing vísar til notkunar vélrænnar orku til að örva efnahvörf eða til að valda breytingum á uppbyggingu og eiginleikum efna, til að búa til ný efni. Sem ný tækni getur hún augljóslega dregið úr virkjunarorku viðbragða, fínstillt kornastærð, bætt dreifingarjöfnuð duftagna verulega, aukið samspil milli undirlaga, stuðlað að dreifingu fastra jóna og örvað lághitaefnahvörf, þannig bætt þéttleika og dreifileika efna. Þetta er orkusparandi og skilvirk efnisframleiðslutækni með góða möguleika á iðnaðarnotkun. Einstök litunarkerfi skapar litríka keramik. Á alþjóðlegum markaði hafa sirkon nanóduftefni komist á stig iðnaðarþróunar. Wang Sikai sagði við blaðamenn: „Í þróuðum löndum og svæðum eins og Bandaríkjunum, Vestur-Evrópu og Japan er framleiðslumagn sirkon-nanódufts stórt og vörulýsingarnar tiltölulega fullkomnar. Sérstaklega bandarísk og japönsk fjölþjóðleg fyrirtæki hafa augljós samkeppnisforskot í einkaleyfi á sirkon-keramik. Samkvæmt Wang Sikai er nýi keramikframleiðsluiðnaður Kína nú í hraðri þróun og eftirspurn eftir keramikdufti eykst ár frá ári, þannig að það er sífellt brýnna að þróa framleiðsluferli nýs nanósirkons. Á síðustu tveimur árum hafa sumar innlendar rannsóknarstofnanir og fyrirtæki einnig byrjað að rannsaka og framleiða sirkon-nanóduft sjálfstætt, en megnið af rannsóknum og þróun er enn á stigi lítillar tilraunaframleiðslu á rannsóknarstofu, með litla framleiðslu og einni tegund. Í verkefninu „Color Rare Earth Zirconia Nanopowder“ sem Ceramic Zirconia Industry framkvæmdi var sirkon-nanóduft búið til með orkumikilli kúlumölun í föstu formi.“ Vatn er notað sem malaefni til að mala og hreinsa agnirnar, þannig að ósamsett kornduft með stærð 100 „Hægt er að fá nanómetra, sem hefur enga mengun, lágan kostnað og góðan framleiðslustöðugleika,“ sagði Bao Xin. Undirbúningstæknin getur ekki aðeins uppfyllt duftkröfur fyrir 5G farsíma keramikbakplötur, hitavarnarefni fyrir flugvélavélar, keramikkúlur, keramikhnífa og aðrar vörur, heldur er einnig hægt að vinsælla hana og nota við framleiðslu á fleiri keramikdufti eins og seríumoxíð samsettum duftframleiðslu. Samkvæmt sjálfþróaðri litunaraðferð hefur tækniteymi keramiksirkoníumiðnaðarins tekið upp fastfasa myndun og samsettar aðferðir til litunar án þess að bæta við auka málmjónum með ferlisbestun. Sirkoníumkeramikið sem framleitt er með þessari aðferð hefur ekki aðeins mikla litamettun og góða rakaþol, heldur hefur það ekki áhrif á upprunalega vélræna eiginleika sirkoníumkeramiksins. „Upprunalega agnastærð litaðs sjaldgæfs jarðarsirkoníumdufts sem framleitt er með nýju tækninni er nanómetrar, sem hefur eiginleika einsleitrar agnastærðar, mikillar sintrunarvirkni, lágs sintrunarhita og svo framvegis. Í samanburði við hefðbundið framleiðsluferli er heildarorkunotkunin verulega minnkuð. Framleiðsluhagkvæmni og keramikvinnsluafköst eru mjög bætt. „Framúrskarandi keramiktæki sem framleidd eru með þessari aðferð hafa framúrskarandi eiginleika eins og mikinn styrk, mikla seiglu og mikla hörku.“ sagði Wang Sikai.