Alta purezacerâmica de aluminaSão importantes materiais cerâmicos que utilizam alumina ultrafina de alta pureza como principal matéria-prima e α-Al₂O₃ como principal fase cristalina. Devido às suas excelentes propriedades, como alta resistência mecânica, alta dureza, alta resistência à temperatura e resistência à corrosão, a alta purezacerâmica de aluminatêm sido amplamente utilizados em áreas como máquinas, eletrônica, circuitos integrados e medicina.
① Componentes de precisão para equipamentos semicondutores
Sabe-se que um grande número de componentes cerâmicos de precisão são utilizados em equipamentos semicondutores, podendo esses componentes representar mais de 10% do custo total desses equipamentos. Dentre eles, a alumina é um material cerâmico relativamente comum para componentes de precisão.
Atualmente, revestimentos de Al₂O₃ de alta pureza ou cerâmicas de Al₂O₃ são usados principalmente como materiais de proteção para câmaras de corrosão e seus componentes internos. Além das câmaras, cerâmicas de alumina de alta pureza também são necessárias para componentes de equipamentos de plasma, como bicos de gás, placas de distribuição de gás e anéis de retenção que fixam os wafers. Outro exemplo é o processo de polimento de wafers, onde as cerâmicas de alumina podem ser amplamente aplicadas em placas de polimento, plataformas de condicionamento de almofadas de polimento, mandris de vácuo e outros componentes.
②Na área da mecânica
Alta purezacerâmica de aluminaPossuem excelentes propriedades mecânicas. Cerâmicas de alumina com resistência à flexão de aproximadamente 250 MPa podem ser preparadas pelo método de sinterização à pressão atmosférica, enquanto cerâmicas de alumina de alta pureza produzidas pelo método de sinterização por prensagem a quente podem atingir uma resistência à flexão de até 500 MPa e uma dureza de até 9 GPa (dureza de Mohs). Aproveitando essas características, as cerâmicas de alumina de alta pureza podem ser utilizadas em rebolos, pinos cerâmicos e outros componentes. Dentre essas aplicações, as ferramentas de corte e as esferas de cerâmica de alumina de alta pureza são as mais utilizadas. No entanto, devido à tenacidade à fratura e à resistência ao choque térmico relativamente baixas das cerâmicas de alumina de alta pureza, geralmente é necessário introduzir uma segunda fase (como ZrO₂) na alumina para melhorar a tenacidade e a resistência ao choque térmico do material cerâmico. Além disso, refinando o tamanho dos grãos para produzir cerâmicas de alumina de alta pureza com grãos pequenos e uniformemente distribuídos, a resistência e a tenacidade do material também podem ser significativamente aprimoradas até certo ponto.
③Nos campos eletrônico e elétrico
Alta purezacerâmica de aluminaApresentam baixa perda dielétrica em altas frequências e excelentes propriedades isolantes, tornando-os adequados para a fabricação de dispositivos isolantes, substratos cerâmicos e cerâmicas de alumina transparentes. Dentre essas aplicações, os substratos cerâmicos são relativamente amplamente utilizados e têm encontrado aplicação cada vez mais extensa em diversos campos, como instrumentos ópticos especiais, equipamentos de iluminação e equipamentos para satélites espaciais.
Em termos de substratos cerâmicos, os substratos de alumina são os materiais mais utilizados na moderna indústria de informação eletrônica e servem como material fundamental para chips de circuitos integrados. Por exemplo, no campo da iluminação LED, o coeficiente de expansão térmica (CTE) dos substratos convencionais varia de 14 a 17×10⁻⁶/K. Quando há uma diferença de temperatura excessiva ou uma mudança repentina de temperatura, as placas de circuito impresso (PCBs) se expandem muito mais do que os encapsulamentos dos chips, levando à falha das juntas de solda. Diante desse desafio, o CTE dos substratos de alumina é muito mais próximo ao dos chips, o que pode prevenir eficazmente esses problemas.
④Na área médica
Os materiais biomédicos podem reparar funções do corpo humano sem causar efeitos adversos, e as organizações de saúde têm requisitos extremamente rigorosos para esses materiais. Eles precisam não apenas ser biocompatíveis, mas também apresentar propriedades como atoxicidade, respeito ao meio ambiente e durabilidade. Devido à sua excelente biocompatibilidade, propriedades mecânicas e estabilidade química, as cerâmicas de alumina de alta pureza não causam reações de rejeição quando implantadas no corpo humano. Portanto, podem ser amplamente utilizadas na fabricação de ossos artificiais, parafusos, articulações artificiais e outros dispositivos médicos, sendo reconhecidas na prática clínica e na pesquisa científica.