ジルコニアナノパウダー：5G携帯電話の「裏側」の新素材

出典: Science and Technology Daily: ジルコニア粉末の従来の製造プロセスでは、大量の廃棄物、特に処理が困難な低濃度のアルカリ廃水が大量に発生し、深刻な環境汚染を引き起こします。高エネルギーボールミリングは、省エネで効率的な材料調製技術であり、ジルコニアセラミックスの緻密性と分散性を向上させることができ、産業応用の見通しが良好です。5G技術の出現により、スマートフォンは静かに独自の「機器」を変化させています。 」。5G通信は3ギガヘルツ（Ghz）以上のスペクトルを使用しており、ミリ波の波長は非常に短いです。5G 携帯電話に金属製のバックプレーンが使用されている場合、信号に重大な干渉またはシールドが発生します。したがって、信号遮蔽がなく、高硬度、強力な知覚、金属材料に近い優れた熱性能などの特性を備えたセラミック材料は、携帯電話会社にとって5G時代に突入するための重要な選択肢となりつつあります。内モンゴル科学技術大学のバオ・ジンシャオ教授は記者団に対し、重要な無機非金属材料として、新しいセラミック材料がスマートフォンのバックボード材料として最適な選択肢になったと語った。5G時代には、携帯電話のバックボードはアップグレードする必要がある緊急に。内モンゴル京島ジルコニウム工業有限公司（以下、京島ジルコニウム工業）のゼネラルマネジャー、王四凱氏は記者に対し、世界的に有名な研究機関であるカウンターポイントが発表したデータによると、世界のスマートフォン出荷台数は今後増えるだろうと語った。携帯電話のバックボードに使用されるジルコニアセラミックスの需要が高まる中、その研究開発・製造技術も大きな注目を集めています。ジルコニアセラミックスは、極めて高い技術内容を備えた新しいセラミック材料として、金属材料、ポリマー材料、その他のほとんどのセラミック材料では耐えられない過酷な作業環境。ジルコニアセラミックス製品は構造部品として、エネルギー、航空宇宙、機械、自動車、医療など多くの産業に応用されており、世界の年間消費量は8万トン以上となっています。5G時代の到来により、セラミックデバイスは携帯電話のバックボードの製造においてより大きな技術的優位性を示しており、ジルコニアセラミックにはより広範な開発の見通しがあります。「ジルコニアセラミックの性能は粉末の性能に直接依存するため、高性能粉末の制御可能な調製技術の開発は、ジルコニアセラミックの調製と高性能ジルコニアセラミックデバイスの開発において最も重要なリンクとなっています。」王世凱氏は率直に語った。グリーン高エネルギーボールミル粉砕法は、専門家の間で非常に人気があります。ジルコニアナノ粉末の国内生産は主に湿式化学プロセスを採用しており、安定剤として酸化希土類を使用してジルコニアナノ粉末を製造しています。このプロセスは、生産能力が大きく、製品の化学成分の均一性が良いという特徴がありますが、欠点は次のとおりです。製造過程では大量の廃棄物が発生し、特に処理が困難な低濃度のアルカリ性廃水は大量に発生し、適切に処理しないと深刻な環境汚染や生態環境への被害を引き起こす可能性があります。「調査によると、1トンのイットリア安定化ジルコニアセラミック粉末を製造するには約50トンの水が必要で、大量の廃水が発生し、廃水の回収と処理により生産コストが大幅に増加します。」シカイは言った。中国の環境保護法の整備に伴い、湿式化学法によるジルコニアナノ粉末の製造企業は前例のない困難に直面している。そのため、グリーンで低コストのジルコニアナノ粉末の製造技術の開発が急務となっている。「このような背景から、よりクリーンでエネルギー消費量の少ない生産プロセスでジルコニアナノ粉末を調製する研究がホットスポットとなっており、その中でも高エネルギーボールミル粉砕法が科学技術界で最も求められています。」小説。高エネルギーボールミリングとは、新しい材料を調製するために、機械的エネルギーを使用して化学反応を誘発したり、材料の構造や特性の変化を誘発したりすることを指します。新しい技術として、反応活性化エネルギーを明らかに低減し、粒子サイズを微細化し、粉末粒子の分布均一性を大幅に改善し、基板間の界面結合を強化し、固体イオンの拡散を促進し、低温化学反応を誘発することができます。材料の緻密性と分散性を向上させます。省エネルギーかつ効率的な材料調製技術であり、産業応用が期待できます。独自の発色機構により色鮮やかなセラミックスを実現します。国際市場では、ジルコニアナノ粉末材料は産業発展段階に入っています。王世凱氏は記者団に対し、「米国、西欧、日本などの先進国や地域では、ジルコニアナノ粉末の生産規模が大きく、製品仕様が比較的完成している。特に米国と日本の多国籍企業は、明らかにその能力を持っている」と語った。王世凱氏によると、現在、中国の新型セラミックス製造産業は急速な発展段階にあり、セラミック粉末の需要は年々増加しており、ジルコニアセラミックスの特許取得はますます急務となっている。新しいナノメートルジルコニアの製造プロセスを開発し、過去2年間で一部の国内研究機関や企業も独自にジルコニアナノ粉末の研究と生産を始めたが、研究開発の大部分はまだ小規模の段階にある。セラミックジルコニア工業が実施した「カラーレアアースジルコニアナノパウダー」プロジェクトでは、高エネルギーボールミル粉砕固相反応法によりジルコニアナノパウダーを調製しました。粒子を粉砕して精製するための粉砕媒体として使用すると、サイズが 100 ナノメートルの凝集していない穀物粉末が得られ、汚染がなく、低コストでバッチ安定性も良好です。」と Bao Xin 氏は述べています。この調製技術は、5G携帯電話のセラミックバックボード、航空タービンエンジン用の遮熱コーティング材料、セラミックボール、セラミックナイフなどの製品の粉末要件を満たすだけでなく、より多くのセラミック粉末の調製にも普及および適用できます。酸化セリウム複合粉末の調製として。セラミックジルコニウム工業の技術チームは、独自に開発した着色メカニズムに従って、プロセスの最適化により余分な金属イオンを導入することなく着色するための固相合成および複合法を採用しました。この方法で製造されたジルコニアセラミックスは、彩度が高く、良好な色を有するだけでなく、濡れ性は低下しますが、ジルコニアセラミック本来の機械的特性には影響しません。「新技術に基づいて製造されたカラー希土類ジルコニア粉末の元の粒子サイズはナノメートルであり、均一な粒子サイズ、高い焼結活性、低い焼結温度などの特徴を備えています。従来の製造プロセスと比較して、包括的な「エネルギー消費量が大幅に削減され、生産効率とセラミック加工の歩留まりが大幅に向上しました。この方法で製造された先進的なセラミックデバイスは、高強度、高靭性、高硬度などの優れた特性を備えています。」と王世凱氏は述べた。