Циркониевият нанопрах: Нов материал за "зад" 5G мобилен телефон

Източник: Science and Technology Daily: Традиционният производствен процес на цирконий на прах ще произведе голямо количество отпадъци, особено голямото количество алкална отпадъчна вода с ниска концентрация, която е трудна за третиране, причинявайки сериозно замърсяване на околната среда.Високоенергийната топкова мелница е енергоспестяваща и ефективна технология за подготовка на материала, която може да подобри компактността и диспергируемостта на циркониевата керамика и има добра перспектива за промишлено приложение. С навлизането на 5G технологията смарт телефоните тихо променят собственото си "оборудване" ".5G комуникацията използва спектъра над 3 гигахерца (Ghz), а неговата милиметрова дължина на вълната е много къса.Ако 5G мобилният телефон използва метална задна платка, това сериозно ще попречи на сигнала или ще го екранира.Поради това керамичните материали с характеристиките на липса на екраниране на сигнала, висока твърдост, силно възприятие и отлични топлинни характеристики, близки до металните материали, постепенно се превърнаха във важен избор за компаниите за мобилни телефони да навлязат в ерата на 5G.Бао Джинсяо, професор в Университета за наука и технологии на Вътрешна Монголия, каза пред репортери, че като важен неорганичен неметален материал, новите керамични материали са се превърнали в най-добрия избор за материали за таблото на смартфона. В ерата на 5G таблото на мобилния телефон трябва да бъде надстроено спешно.Wang Sikai, генерален мениджър на Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (наричана по-нататък Jingtao Zirconium Industry), каза пред репортера, че според данните, публикувани от Counterpoint, световноизвестна изследователска институция, глобалните доставки на смартфони ще достигне 1,331 милиарда единици през 2020 г. С нарастващото търсене на циркониева керамика, използвана в таблата за мобилни телефони, нейната научноизследователска и развойна дейност и технология за подготовка също привлякоха много внимание. Като нов керамичен материал с изключително високо техническо съдържание, циркониевият керамичен материал може да бъде компетентен за тежка работна среда, за която металните материали, полимерните материали и повечето други керамични материали не са подходящи.Като структурни части керамичните продукти от цирконий се прилагат в много индустрии като енергетиката, космическата индустрия, машиностроенето, автомобилостроенето, медицинското лечение и др., а световното годишно потребление е над 80 000 тона. С настъпването на ерата 5G керамичните устройства са показаха по-големи технологични предимства при изработката на табла за мобилни телефони, а циркониевата керамика има по-широка перспектива за развитие.„Ефективността на циркониевата керамика директно зависи от ефективността на праховете, така че разработването на контролируема технология за приготвяне на високоефективни прахове се превърна в най-критичната връзка в подготовката на циркониева керамика и разработването на високоефективни циркониеви керамични устройства.“ Уанг Сикай каза откровено.Зеленият високоенергиен метод на топкова мелница е силно търсен от експертите.Вътрешното производство на циркониев нано-прах използва най-вече мокър химичен процес, а редкоземният оксид се използва като стабилизатор за производството на циркониев нано-прах. Този процес има характеристиките на голям производствен капацитет и добра еднородност на химическите компоненти на продуктите, но недостатъкът е че в производствения процес ще бъдат произведени голямо количество отпадъци, особено голямо количество алкална отпадъчна вода с ниска концентрация, която е трудна за пречистване и ако не се третира правилно, ще причини сериозно замърсяване и щети на екологичната среда.„Според проучването са необходими около 50 тона вода, за да се произведе един тон циркониев прах, стабилизиран с итрий, което ще произведе голямо количество отпадъчни води, а възстановяването и пречистването на отпадъчните води ще увеличи значително производствените разходи.“ Уанг Сикай каза.С подобряването на законодателството за опазване на околната среда в Китай предприятията, приготвящи циркониев нанопрах чрез мокър химичен метод, се сблъскват с безпрецедентни трудности. Ето защо има спешна нужда от разработване на зелена и евтина технология за приготвяне на циркониев нанопрах.„На този фон се превърна в изследователска гореща точка за приготвяне на нано-прах от цирконий чрез по-чист и с по-ниска консумация на енергия производствен процес, сред който методът на високоенергийно смилане на топка е най-търсеният от научните и технологични кръгове.“ Bao Jin's роман.Високоенергийната топкова мелница се отнася до използването на механична енергия за предизвикване на химични реакции или за предизвикване на промени в структурата и свойствата на материалите, така че да се подготвят нови материали.Като нова технология, тя очевидно може да намали енергията на активиране на реакцията, да прецизира размера на зърната, значително да подобри равномерността на разпределението на прахообразните частици, да подобри комбинацията на интерфейса между субстратите, да насърчи дифузията на твърди йони и да предизвика нискотемпературни химични реакции, като по този начин подобряване на компактността и диспергируемостта на материалите.Това е енергоспестяваща и ефективна технология за подготовка на материали с добри перспективи за индустриално приложение. Уникалният механизъм за оцветяване създава цветна керамика.На международния пазар нанопраховите материали от цирконий навлязоха в етапа на промишлено развитие.Уанг Сикай каза пред репортери: „В развитите страни и региони като Съединените щати, Западна Европа и Япония мащабът на производство на циркониев нанопрах е голям и продуктовите спецификации са относително пълни. Особено американските и японските мултинационални компании, има очевидно конкурентни предимства в патента на циркониевата керамика.Според Wang Sikai, в момента новата керамична производствена индустрия в Китай е в етап на бързо развитие и търсенето на керамичен прах нараства всяка година, така че е все по-спешно да се разработете производствения процес на нов нанометров цирконий.През последните две години някои местни изследователски институти и предприятия също започнаха самостоятелно да изследват и произвеждат циркониев нанопрах, но повечето от изследванията и разработките все още са в етап на малък мащаб пробно производство в лаборатория, с малка производителност и единична разновидност.В проекта "Цветен редкоземен циркониев нанопрах", изпълняван от Ceramic Zirconia Industry, циркониевият нанопрах беше получен чрез високоенергийна топкова мелница в твърдо състояние реакционен метод."Използвана е вода като среда за смилане за смилане и рафиниране на частиците, така че да може да се получи неагломериран зърнест прах с размер от 100 нанометра, който няма замърсяване, ниска цена и добра стабилност на партидата." каза Бао Син.Технологията за приготвяне може не само да отговори на изискванията за прах на 5G керамична табла за мобилни телефони, материали за термично бариерно покритие за авиационни турбинни двигатели, керамични топки, керамични ножове и други продукти, но също така може да бъде популяризирана и приложена при приготвянето на повече керамични прахове като като съставен прах от цериев оксид.Съгласно самостоятелно разработения механизъм за оцветяване, техническият екип на Ceramic Zirconium Industry възприе синтез на твърда фаза и композитен метод за оцветяване без въвеждане на допълнителни метални йони чрез оптимизиране на процеса. Циркониевата керамика, получена по този метод, не само има висока наситеност на цветовете и добра омокряемост, но също така не влияят на оригиналните механични свойства на циркониевата керамика.„Оригиналният размер на частиците на цветния рядкоземен циркониев прах, произведен въз основа на новата технология, е нанометър, който има характеристиките на еднакъв размер на частиците, висока активност на синтероване, ниска температура на синтероване и т.н. В сравнение с традиционния производствен процес, всеобхватният консумацията на енергия е значително намалена. Производствената ефективност и добивът на керамична обработка са значително подобрени. Усъвършенстваните керамични устройства, приготвени по този метод, имат отлични свойства като висока якост, висока издръжливост и висока твърдост. "каза Уанг Сикай.