Zirconia-nanopulver: Et nyt materiale til "baggrund" 5G-mobiltelefoner

Kilde: Science and Technology Daily: Den traditionelle produktionsproces for zirkoniumpulver vil producere en stor mængde affald, især den store mængde lavkoncentreret alkalisk spildevand, som er vanskeligt at behandle og forårsager alvorlig miljøforurening. Højenergi-kugleformaling er en energibesparende og effektiv materialeforberedelsesteknologi, som kan forbedre kompaktheden og dispergerbarheden af ​​zirkoniumkeramik og har gode industrielle anvendelsesmuligheder. Med fremkomsten af ​​5G-teknologi ændrer smartphones stille og roligt deres eget "udstyr". 5G-kommunikation bruger spektret over 3 gigahertz (Ghz), og dens millimeterbølgelængde er meget kort. Hvis 5G-mobiltelefonen bruger et metalbagplan, vil det alvorligt forstyrre eller afskærme signalet. Derfor er keramiske materialer med karakteristika som ingen signalafskærmning, høj hårdhed, stærk opfattelse og fremragende termisk ydeevne tæt på metalmaterialer gradvist blevet et vigtigt valg for mobiltelefonselskaber, der skal ind i 5G-æraen. Bao Jinxiao, professor ved Indre Mongoliets Universitet for Videnskab og Teknologi, fortalte journalister, at nye keramiske materialer er blevet det bedste valg til bagplader til smartphones, da de er et vigtigt uorganisk ikke-metallisk materiale. I 5G-æraen skal bagplader til mobiltelefoner opgraderes hurtigst muligt. Wang Sikai, administrerende direktør for Indre Mongoliet Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (herefter benævnt Jingtao Zirconium Industry), fortalte journalisten, at ifølge data offentliggjort af Counterpoint, en verdenskendt forskningsinstitution, vil de globale smartphone-leverancer nå 1,331 milliarder enheder i 2020. Med den stigende efterspørgsel efter zirkoniumkeramik, der anvendes i bagplader til mobiltelefoner, har dens forskning og udvikling samt fremstillingsteknologi også tiltrukket sig stor opmærksomhed. Som et nyt keramisk materiale med ekstremt højt teknisk indhold kan zirkoniumkeramisk materiale være kompetent til det barske arbejdsmiljø, som metalmaterialer, polymermaterialer og de fleste andre keramiske materialer ikke er kompetente til. Som strukturelle dele er zirkoniumkeramikprodukter blevet anvendt i mange industrier såsom energi, luftfart, maskiner, biler, medicinsk behandling osv., og det globale årlige forbrug er over 80.000 tons. Med fremkomsten af ​​5G-æraen har keramiske apparater vist større teknologiske fordele ved fremstilling af mobiltelefonbagplader, og zirkoniumkeramik har et bredere udviklingsperspektiv. "Zirkoniumkeramikkens ydeevne afhænger direkte af pulverets ydeevne, så udviklingen af ​​kontrollerbar fremstillingsteknologi til højtydende pulvere er blevet det mest kritiske led i fremstillingen af ​​zirkoniumkeramik og udviklingen af ​​højtydende zirkoniumkeramikapparater," sagde Wang Sikai ærligt. Grøn højenergi-kugleformalingsmetode er meget efterspurgt af eksperter. Indenlandsk produktion af zirconium-nanopulver anvender hovedsageligt vådkemiske processer, og sjældne jordartsoxider bruges som stabilisator til at producere zirconium-nanopulver. Denne proces har karakteristika som stor produktionskapacitet og god ensartethed af de kemiske komponenter i produkterne, men ulempen er, at der vil blive produceret en stor mængde affald i produktionsprocessen, især en stor mængde lavkoncentreret alkalisk spildevand, som er vanskeligt at behandle, og hvis det ikke håndteres korrekt, vil det forårsage alvorlig forurening og skade på det økologiske miljø. "Ifølge undersøgelsen tager det omkring 50 tons vand at producere et ton yttriumstabiliseret zirconium-keramikpulver, hvilket vil producere en stor mængde spildevand, og genvinding og behandling af spildevand vil øge produktionsomkostningerne betydeligt," sagde Wang Sikai. Med forbedringen af ​​Kinas miljøbeskyttelseslovgivning står de virksomheder, der fremstiller zirconium-nanopulver ved hjælp af vådkemiske metoder, over for hidtil usete vanskeligheder. Derfor er der et presserende behov for at udvikle en grøn og billig fremstillingsteknologi til zirconium-nanopulver. "På denne baggrund er det blevet et forskningshotspot at fremstille zirkonium-nanopulver ved hjælp af en renere og lavere energiforbrugende produktionsproces, hvoraf højenergikugleformaling er den mest eftertragtede i videnskabelige og teknologiske kredse." Bao Jins roman. Højenergikugleformaling refererer til brugen af ​​mekanisk energi til at inducere kemiske reaktioner eller til at inducere ændringer i materialers struktur og egenskaber for at fremstille nye materialer. Som en ny teknologi kan den naturligvis reducere reaktionsaktiveringsenergien, forfine kornstørrelsen, forbedre fordelingsensartetheden af ​​pulverpartikler betydeligt, forbedre grænsefladekombinationen mellem substrater, fremme diffusionen af ​​faste ioner og inducere kemiske reaktioner ved lav temperatur og dermed forbedre materialernes kompakthed og dispergerbarhed. Det er en energibesparende og effektiv materialeforberedelsesteknologi med gode industrielle anvendelsesmuligheder. Unik farvemekanisme skaber farverig keramik. På det internationale marked er zirkonium-nanopulvermaterialer kommet ind i den industrielle udviklingsfase. Wang Sikai fortalte journalister: "I udviklede lande og regioner som USA, Vesteuropa og Japan er produktionsskalaen for zirkonium-nanopulver stor, og produktspecifikationerne er relativt komplette. Især amerikanske og japanske multinationale virksomheder har åbenlyse konkurrencefordele inden for patentering af zirkonium-keramik. Ifølge Wang Sikai er Kinas nye keramiske fremstillingsindustri i øjeblikket i en fase med hurtig udvikling, og efterspørgslen efter keramisk pulver stiger år for år, så det er mere og mere presserende at udvikle produktionsprocessen for ny nanometer-zirkonium. I de sidste to år er nogle indenlandske forskningsinstitutter og virksomheder også begyndt at forske og producere zirkonium-nanopulver uafhængigt, men det meste af forskningen og udviklingen er stadig i fasen med lille forsøgsproduktion i laboratoriet med lille produktion og en enkelt variant. I projektet "Color Rare Earth Zirconia Nanopowder", der blev implementeret af Ceramic Zirconia Industry, blev zirkonium-nanopulver fremstillet ved hjælp af højenergi-kuglemøllemetoden i faststoftilstand." Vand bruges som malemedium til at male og raffinere partiklerne, så der dannes ikke-agglomereret kornpulver med en størrelse på 100 "nanometer kan opnås, hvilket er forureningsfrit, billigt og har god batchstabilitet," sagde Bao Xin. Fremstillingsteknologien kan ikke kun opfylde pulverkravene til 5G-mobiltelefonkeramiske bagplader, termiske barrierebelægningsmaterialer til flyturbinemotorer, keramiske kugler, keramiske knive og andre produkter, men kan også populariseres og anvendes i fremstillingen af ​​flere keramiske pulvere, såsom fremstilling af ceriumoxidkompositpulver. I henhold til den selvudviklede farvemekanisme har det tekniske team fra Ceramic Zirconium Industry anvendt fastfasesyntese og kompositmetoder til farvning uden at introducere ekstra metalioner gennem procesoptimering. Zirconiumkeramikken, der fremstilles ved denne metode, har ikke kun høj farvemætning og god befugtningsevne, men påvirker heller ikke de oprindelige mekaniske egenskaber ved zirconiumkeramik. "Den oprindelige partikelstørrelse af det farvede sjældne jordartszirconiumpulver, der produceres baseret på den nye teknologi, er nanometer, hvilket har karakteristika som ensartet partikelstørrelse, høj sintringsaktivitet, lav sintringstemperatur osv. Sammenlignet med den traditionelle produktionsproces reduceres det omfattende energiforbrug betydeligt. Produktionseffektiviteten og det keramiske forarbejdningsudbytte forbedres betydeligt. De avancerede keramiske anordninger, der fremstilles ved denne metode, har fremragende egenskaber såsom høj styrke, høj sejhed og høj hårdhed, sagde Wang Sikai.