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 alkalne otpadne vode niske koncentracije koju je teško pročistiti, uzrokujući ozbiljno onečišćenje okoliša. Visokoenergetsko kuglično mljevenje je energetski učinkovita i štedljiva tehnologija pripreme materijala koja može poboljšati kompaktnost i disperzibilnost cirkonijeve keramike te ima dobre izglede za industrijsku primjenu. Pojavom 5G tehnologije, pametni telefoni tiho mijenjaju vlastitu „opremu“. 5G komunikacija koristi spektar iznad 3 gigaherca (Ghz), a valna duljina milimetarskog vala je vrlo kratka. Ako 5G mobilni telefon koristi metalnu zadnju ploču, ozbiljno će ometati ili štititi signal. Stoga su keramički materijali s karakteristikama nedovoljne zaštite signala, visoke tvrdoće, jake percepcije i izvrsnih toplinskih performansi bliskih metalnim materijalima postupno postali važan izbor za tvrtke mobilnih telefona koje ulaze u 5G eru. Bao Jinxiao, profesor na Sveučilištu znanosti i tehnologije Unutarnje Mongolije, rekao je novinarima da su novi keramički materijali, kao važan anorganski nemetalni materijal, postali najbolji izbor za materijale za ploče pametnih telefona. U eri 5G mreže, ploče mobilnih telefona potrebno je hitno nadograditi. Wang Sikai, generalni direktor tvrtke Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (u daljnjem tekstu Jingtao Zirconium Industry), rekao je novinarima da će, prema podacima koje je objavila svjetski poznata istraživačka institucija Counterpoint, globalne isporuke pametnih telefona doseći 1,331 milijardi jedinica u 2020. godini. S rastućom potražnjom za cirkonijevom keramikom koja se koristi u pločama mobilnih telefona, njezina tehnologija istraživanja i razvoja te pripreme također je privukla veliku pozornost. Kao novi keramički materijal s izuzetno visokim tehničkim sadržajem, cirkonijev keramički materijal može biti kompetentan za teška radna okruženja za koja metalni materijali, polimerni materijali i većina drugih keramičkih materijala nisu kompetentni. Kao konstrukcijski dijelovi, cirkonijeva keramika primjenjuje se u mnogim industrijama kao što su energetika, zrakoplovstvo, strojevi, automobili, medicinski tretmani itd., a globalna godišnja potrošnja iznosi preko 80.000 tona. S pojavom 5G ere, keramički uređaji pokazali su veće tehnološke prednosti u izradi ploča za mobilne telefone, a cirkonijeva keramika ima širu razvojnu perspektivu. „Performanse cirkonijeve keramike izravno ovise o performansama prahova, pa je razvoj kontrolirane tehnologije pripreme visokoučinkovitih prahova postao najvažnija karika u pripremi cirkonijeve keramike i razvoju visokoučinkovitih cirkonijskih keramičkih uređaja“, iskreno je rekao Wang Sikai. Zelena metoda visokoenergetskog kugličnog mljevenja vrlo je tražena među stručnjacima. Domaća proizvodnja cirkonijevog nano praha uglavnom se provodi mokrim kemijskim postupkom, a rijetkozemni oksid se koristi kao stabilizator za proizvodnju cirkonijevog nano praha. Ovaj proces ima karakteristike velikog proizvodnog kapaciteta i dobre ujednačenosti kemijskih komponenti proizvoda, ali nedostatak je što se u proizvodnom procesu proizvodi velika količina otpada, posebno velika količina otpadnih voda niske koncentracije alkalne vode koju je teško obraditi, a ako se ne rukuje pravilno, uzrokovat će ozbiljno onečišćenje i štetu ekološkom okolišu. „Prema istraživanju, potrebno je oko 50 tona vode za proizvodnju jedne tone itrijem stabiliziranog cirkonijevog keramičkog praha, što će proizvesti veliku količinu otpadnih voda, a oporaba i obrada otpadnih voda uvelike će povećati troškove proizvodnje“, rekao je Wang Sikai. S poboljšanjem kineskog zakona o zaštiti okoliša, poduzeća koja pripremaju cirkonijev nano prah mokrom kemijskom metodom suočavaju se s neviđenim poteškoćama. Stoga postoji hitna potreba za razvojem zelene i jeftine tehnologije pripreme cirkonijevog nano praha. „Uzimajući to u obzir, priprema cirkonijevog nano-praha čišćim i energetski učinkovitijim proizvodnim procesom postala je žarište istraživanja, među kojima je metoda visokoenergetskog kugličnog mljevenja najtraženija u znanstvenim i tehnološkim krugovima.“ Bao Jinov roman. Visokoenergetično kuglično mljevenje odnosi se na korištenje mehaničke energije za poticanje kemijskih reakcija ili za poticanje promjena u strukturi i svojstvima materijala, kako bi se pripremili novi materijali. Kao nova tehnologija, očito može smanjiti energiju aktivacije reakcije, pročistiti veličinu zrna, uvelike poboljšati ujednačenost raspodjele čestica praha, poboljšati kombinaciju površina između supstrata, potaknuti difuziju čvrstih iona i potaknuti kemijske reakcije na niskim temperaturama, čime se poboljšava kompaktnost i disperzibilnost materijala. To je energetski učinkovita tehnologija pripreme materijala s dobrim izgledima za industrijsku primjenu. Jedinstveni mehanizam bojanja stvara šarenu keramiku. Na međunarodnom tržištu, cirkonijev nano-prah ušao je u fazu industrijskog razvoja. Wang Sikai je novinarima rekao: „U razvijenim zemljama i regijama poput Sjedinjenih Država, Zapadne Europe i Japana, proizvodnja cirkonijevog nano praha je velika, a specifikacije proizvoda relativno potpune. Posebno američke i japanske multinacionalne tvrtke imaju očite konkurentske prednosti u patentu cirkonijeve 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, stoga je sve hitnije razviti proizvodni proces novog nanometarskog cirkonija. U posljednje dvije godine neki domaći istraživački instituti i poduzeća također su počeli samostalno istraživati ​​i proizvoditi cirkonijev nano prah, ali većina istraživanja i razvoja još je uvijek u fazi probne proizvodnje u malom opsegu u laboratoriju, s malom proizvodnjom i jednom sortom. U projektu „Obojeni rijetkozemni cirkonijevi nano prah“ koji provodi Ceramic Zirconia Industry, cirkonijev nano prah pripremljen je metodom reakcije u čvrstom stanju s visokoenergetskim kugličnim mljevenjem.“ Voda se koristi kao medij za mljevenje za mljevenje i rafiniranje čestica, tako da se dobiva 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 toplinsku barijeru za zrakoplovne turbine, keramičkih kuglica, keramičkih noževa i drugih proizvoda, već se također može popularizirati i primijeniti u pripremi više keramičkih prahova poput pripreme kompozitnog praha cerijevog oksida. Prema vlastito razvijenom mehanizmu bojanja, tehnički tim Keramičke cirkonijeve industrije usvojio je sintezu u čvrstoj fazi i kompozitnu metodu za bojanje bez uvođenja dodatnih metalnih iona kroz optimizaciju procesa. Cirkonijska keramika pripremljena ovom metodom ne samo da ima visoku zasićenost boja i dobru kvašivost, već i ne utječe na izvorna mehanička svojstva cirkonijeve keramike. „Izvorna veličina čestica praha cirkonija u boji rijetkozemnog metala proizvedenog na temelju nove tehnologije je nanometar, što ima karakteristike ujednačene veličine čestica, visoke aktivnosti sinteriranja, niske temperature sinteriranja i tako dalje. U usporedbi s tradicionalnim proizvodnim procesom, sveobuhvatna potrošnja energije značajno je smanjena. Učinkovitost proizvodnje i prinos keramičke obrade znatno su poboljšani. „Napredni keramički uređaji pripremljeni ovom metodom imaju izvrsna svojstva poput visoke čvrstoće, visoke žilavosti i visoke tvrdoće“, rekao je Wang Sikai.