Nanoprah cirkonija: Novi materijal za "iza" 5G mobilnog telefona

Izvor: Science and Technology Daily: Tradicionalni proces proizvodnje cirkonijevog praha proizvodi veliku količinu otpada, posebno veliku količinu alkalnih otpadnih voda niske koncentracije koje je teško tretirati, uzrokujući ozbiljno zagađenje okoliša. Visokoenergetsko kuglično mljevenje je energetski štedljiva i efikasna tehnologija pripreme materijala, koja može poboljšati kompaktnost i disperzibilnost cirkonijeve keramike i ima dobre izglede za industrijsku primjenu. Pojavom 5G tehnologije, pametni telefoni tiho mijenjaju svoju "opremu". 5G komunikacija koristi spektar iznad 3 gigaherca (Ghz), a njena milimetarska talasna dužina je vrlo kratka. Ako 5G mobilni telefon koristi metalnu zadnju ploču, to će ozbiljno ometati ili štititi signal. Stoga su keramički materijali sa karakteristikama da ne štiti signal, visoke tvrdoće, jake percepcije i odličnih termalnih performansi bliskih metalnim materijalima postepeno postali važan izbor za kompanije mobilnih telefona za ulazak u 5G eru. Bao Jinxiao, profesor na Univerzitetu nauke i tehnologije Unutrašnje Mongolije, rekao je novinarima da su novi keramički materijali, kao važan neorganski nemetalni materijal, postali najbolji izbor za materijale za ploče pametnih telefona. U eri 5G, ploče mobilnih telefona treba hitno nadograditi. Wang Sikai, generalni direktor kompanije Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (u daljnjem tekstu Jingtao Zirconium Industry), rekao je novinarima da će, prema podacima koje je objavila Counterpoint, svjetski poznata istraživačka institucija, globalne isporuke pametnih telefona dostići 1,331 milijardi jedinica u 2020. godini. S rastućom potražnjom za cirkonij keramikom koja se koristi u pločama mobilnih telefona, njena tehnologija istraživanja i razvoja i pripreme također je privukla veliku pažnju. Kao novi keramički materijal s izuzetno visokim tehničkim sadržajem, cirkonij keramički materijal može biti kompetentan za teška radna okruženja za koja metalni materijali, polimerni materijali i većina drugih keramičkih materijala nisu kompetentni. Kao strukturni dijelovi, cirkonijum keramički proizvodi primjenjuju se u mnogim industrijama kao što su energetika, vazduhoplovstvo, mašinogradnja, automobilska industrija, medicinski tretman itd., a globalna godišnja potrošnja prelazi 80.000 tona. S pojavom 5G ere, keramički uređaji pokazali su veće tehnološke prednosti u izradi ploča za mobilne telefone, a cirkonijum keramika ima širu razvojnu perspektivu. „Performanse cirkonijum keramike direktno zavise od performansi prahova, tako da je razvoj kontrolisane tehnologije pripreme visokoperformansnih prahova postao najkritičnija karika u pripremi cirkonijum keramike i razvoju visokoperformansnih cirkonijum keramičkih uređaja“, iskreno je rekao Wang Sikai. Zelena metoda visokoenergetskog mljevenja kuglica je veoma tražena među stručnjacima. Domaća proizvodnja cirkonijum nano-praha uglavnom se odvija mokrim hemijskim postupkom, a rijetkozemni oksid se koristi kao stabilizator za proizvodnju cirkonijum nano-praha. Ovaj proces ima karakteristike velikog proizvodnog kapaciteta i dobre ujednačenosti hemijskih komponenti proizvoda, ali nedostatak je što se u proizvodnom procesu proizvodi velika količina otpada, posebno velika količina alkalnih otpadnih voda niske koncentracije koje je teško tretirati, a ako se ne rukuje pravilno, uzrokovat će ozbiljno zagađenje i štetu po ekološku okolinu. „Prema istraživanju, potrebno je oko 50 tona vode da se proizvede jedna tona itrijumom stabilizovanog cirkonijum keramičkog praha, što će proizvesti veliku količinu otpadnih voda, a oporavak i tretman otpadnih voda će značajno povećati troškove proizvodnje“, rekao je Wang Sikai. S poboljšanjem kineskog zakona o zaštiti okoliša, preduzeća koja pripremaju cirkonijum nano-prah mokrom hemijskom metodom suočavaju se s neviđenim poteškoćama. Stoga postoji hitna potreba za razvojem zelene i jeftine tehnologije pripreme cirkonijum nano-praha. „Uzimajući ovo u obzir, priprema cirkonij-nano-praha čistijim i energetski manje energetski učinkovitim proizvodnim procesom postala je žarište istraživanja, među kojima je metoda visokoenergetskog kugličnog mljevenja najtraženija u naučnim i tehnološkim krugovima.“ Bao Jinov roman. Visokoenergetsko kuglično mljevenje odnosi se na korištenje mehaničke energije za izazivanje hemijskih reakcija ili za izazivanje promjena u strukturi i svojstvima materijala, kako bi se pripremili novi materijali. Kao nova tehnologija, očigledno može smanjiti energiju aktivacije reakcije, pročistiti veličinu zrna, značajno poboljšati ujednačenost distribucije čestica praha, poboljšati kombinaciju površina između supstrata, promovirati difuziju čvrstih iona i izazvati hemijske reakcije na niskim temperaturama, čime se poboljšava kompaktnost i disperzibilnost materijala. To je energetski štedljiva i efikasna tehnologija pripreme materijala s dobrim izgledima za industrijsku primjenu. Jedinstveni mehanizam bojenja stvara šarenu keramiku. Na međunarodnom tržištu, cirkonij-nano-prahovi su ušli u fazu industrijskog razvoja. Wang Sikai je novinarima rekao: „U razvijenim zemljama i regijama poput Sjedinjenih Američkih Država, Zapadne Evrope i Japana, proizvodnja cirkonij nano praha je velika, a specifikacije proizvoda su relativno potpune. Posebno američke i japanske multinacionalne kompanije imaju očigledne konkurentske prednosti u patentu cirkonij keramike. Prema Wang Sikaiju, trenutno se kineska nova industrija keramike nalazi u fazi brzog razvoja, a potražnja za keramičkim prahom raste iz godine u godinu, tako da je sve hitnije razviti proizvodni proces novog nanometarskog cirkonij oksida. U posljednje dvije godine, neki domaći istraživački instituti i preduzeća su također počeli samostalno istraživati ​​i proizvoditi cirkonij nano prah, ali većina istraživanja i razvoja je još uvijek u fazi probne proizvodnje u malom obimu u laboratoriji, s malom proizvodnjom i jednom sortom. U projektu „Obojeni rijetkozemni cirkonij nano prah“ koji provodi Ceramic Zirconia Industry, cirkonij nano prah je pripremljen metodom reakcije čvrstog stanja s visokoenergetskim kugličnim mljevenjem.“ Voda se koristi kao medij za mljevenje za mljevenje i rafiniranje čestica, tako da se dobija neaglomerirani prah zrna veličine 100 nanometara. „može se dobiti, bez zagađenja, niske cijene i dobre stabilnosti serije“, rekao je Bao Xin. Tehnologija pripreme ne samo da može zadovoljiti zahtjeve za prahom keramičke ploče 5G mobilnih telefona, materijala za termičku barijeru za avionske turbine, keramičkih kuglica, keramičkih noževa i drugih proizvoda, već se može popularizirati i primijeniti u pripremi više keramičkih prahova kao što je priprema kompozitnog praha cerijum oksida. Prema samostalno razvijenom mehanizmu bojenja, tehnički tim Keramičke cirkonijeve industrije usvojio je sintezu u čvrstoj fazi i kompozitnu metodu za bojenje bez uvođenja dodatnih metalnih iona kroz optimizaciju procesa. Cirkonijumska keramika pripremljena ovom metodom ne samo da ima visoku zasićenost boja i dobru kvašivost, već i ne utiče na originalna mehanička svojstva cirkonijumske keramike. „Originalna veličina čestica praha cirkonijuma u boji rijetkozemnog metala proizvedenog na osnovu nove tehnologije je nanometarska, što ima karakteristike ujednačene veličine čestica, visoke aktivnosti sinterovanja, niske temperature sinterovanja i tako dalje. U poređenju sa tradicionalnim proizvodnim procesom, sveobuhvatna potrošnja energije je značajno smanjena. Efikasnost proizvodnje i prinos keramičke obrade su znatno poboljšani. „Napredni keramički uređaji pripremljeni ovom metodom imaju odlična svojstva kao što su visoka čvrstoća, visoka žilavost i visoka tvrdoća“, rekao je Wang Sikai.