Нанопрах цирконијума: Нови материјал за „иза“ 5G мобилног телефона

Извор: Наука и технологија свакодневно: Традиционални процес производње цирконијумског праха производи велику количину отпада, посебно велику количину алкалних отпадних вода ниске концентрације које је тешко третирати, што узрокује озбиљно загађење животне средине. Млевење куглица високог енергетског капацитета је енергетски штедљива и ефикасна технологија припреме материјала, која може побољшати компактност и дисперзибилност цирконијумске керамике и има добре перспективе за индустријску примену. Појавом 5Г технологије, паметни телефони тихо мењају своју „опрему“. 5Г комуникација користи спектар изнад 3 гигахерца (ГХз), а њена милиметарска таласна дужина је веома кратка. Ако 5Г мобилни телефон користи металну задњу плочу, то ће озбиљно ометати или штитити сигнал. Стога су керамички материјали са карактеристикама одсуства заштите сигнала, високе тврдоће, јаке перцепције и одличних термичких перформанси блиских металним материјалима постепено постали важан избор за компаније мобилних телефона које улазе у 5Г еру. Бао Ђинсијао, професор на Универзитету за науку и технологију Унутрашње Монголије, рекао је новинарима да су, као важан неоргански неметални материјал, нови керамички материјали постали најбољи избор за материјале за табле паметних телефона. У ери 5G, табле мобилних телефона треба хитно надоградити. Ванг Сикаи, генерални директор компаније Унутрашња Монголија Ђингтао Цирконијум Индустри Ко., Лтд. (у даљем тексту Ђингтао Цирконијум Индустри), рекао је новинарима да ће, према подацима које је објавила компанија Каунтерпоинт, светски позната истраживачка институција, глобалне испоруке паметних телефона достићи 1,331 милијарду јединица у 2020. години. Са све већом потражњом за цирконијум керамиком која се користи у таблама мобилних телефона, њена технологија истраживања и развоја и припреме такође је привукла велику пажњу. Као нови керамички материјал са изузетно високим техничким садржајем, цирконијум керамички материјал може бити компетентан за сурово радно окружење за које метални материјали, полимерни материјали и већина других керамичких материјала нису компетентан. Као структурни делови, производи од цирконијумске керамике примењују се у многим индустријама као што су енергетика, ваздухопловство, машинство, аутомобилска индустрија, медицина итд., а глобална годишња потрошња је преко 80.000 тона. Појавом 5Г ере, керамички уређаји су показали веће технолошке предности у изради табли за мобилне телефоне, а цирконијумска керамика има шире развојне перспективе. „Перформансе цирконијумске керамике директно зависе од перформанси прахова, тако да је развој контролисане технологије припреме високоперформансних прахова постао најважнија карика у припреми цирконијумске керамике и развоју високоперформансних уређаја од цирконијумске керамике“, искрено је рекао Ванг Сикаи. Зелена метода високоенергетског мливања куглица је веома тражена међу стручњацима. Домаћа производња цирконијум нано-праха углавном усваја мокри хемијски поступак, а оксид ретких земаља се користи као стабилизатор за производњу цирконијум нано-праха. Овај поступак има карактеристике великог производног капацитета и добре уједначености хемијских компоненти производа, али недостатак је што ће се у процесу производње произвести велика количина отпада, посебно велика количина алкалних отпадних вода ниске концентрације које је тешко третирати, а ако се не рукује правилно, изазваће озбиљно загађење и штету по еколошку средину. „Према истраживању, потребно је око 50 тона воде да би се произвела једна тона итријумом стабилизованог цирконијум керамичког праха, што ће произвести велику количину отпадних вода, а рекуперација и третман отпадних вода ће значајно повећати трошкове производње“, рекао је Ванг Сикаи. Са побољшањем кинеског закона о заштити животне средине, предузећа која припремају цирконијум нано-прах мокрим хемијским поступком суочавају се са невиђеним потешкоћама. Стога постоји хитна потреба за развојем зелене и јефтине технологије припреме цирконијум нано-праха. „Упркос томе, припрема цирконијумског нано-праха чистијим и енергетски мањим производним процесом постала је истраживачка жаришта, међу којима је метода кугличног млевења високог енергетског капацитета најтраженија у научним и технолошким круговима.“ Бао Ђинов роман. „Куглично млевење високог енергетског капацитета односи се на употребу механичке енергије за изазивање хемијских реакција или за изазивање промена у структури и својствима материјала, како би се припремили нови материјали. Као нова технологија, очигледно може смањити енергију активације реакције, прецизирати величину зрна, значајно побољшати уједначеност расподеле честица праха, побољшати комбинацију између подлога, промовисати дифузију чврстих јона и индуковати хемијске реакције на ниским температурама, чиме се побољшава компактност и дисперзибилност материјала. То је енергетски штедљива и ефикасна технологија припреме материјала са добрим изгледима за индустријску примену. Јединствени механизам бојења ствара шарену керамику. На међународном тржишту, цирконијумски нано-прашни материјали су ушли у фазу индустријског развоја. Ванг Сикаи је новинарима рекао: „У развијеним земљама и регионима као што су Сједињене Државе, Западна Европа и Јапан, производни обим цирконијум нано-праха је велики, а спецификације производа су релативно комплетне. Посебно америчке и јапанске мултинационалне компаније имају очигледне конкурентске предности у патенту цирконијум керамике. Према речима Ванг Сикаија, тренутно се нова кинеска индустрија производње керамике налази у фази брзог развоја, а потражња за керамичким прахом расте из године у годину, тако да је све хитније развити производни процес новог нанометарског цирконијума. У последње две године, неки домаћи истраживачки институти и предузећа су такође почели самостално да истражују и производе цирконијум нано-прах, али већина истраживања и развоја је још увек у фази пробне производње у малим размерама у лабораторији, са малом производњом и једном сортом. У пројекту „Нано-прах обојеног реткоземног цирконијума“ који је спровела Ceramic Zirconia Industry, нано-прах цирконијума је припремљен методом чврсте реакције са високоенергетским куглицама.“ Вода се користи као медијум за млевење за млевење и рафинирање честица, тако да се добија неагломерирани зрнасти прах величине 100 нанометара. може се добити, без загађења, ниске цене и добре стабилности серије“, рекао је Бао Син. Технологија припреме не само да може да задовољи захтеве за прахом керамичке плоче за 5Г мобилне телефоне, материјала за термичке премазе за авионске турбинске моторе, керамичких куглица, керамичких ножева и других производа, већ се може популаризовати и применити у припреми више керамичких прахова као што је припрема композитног праха од церијум оксида. Према самостално развијеном механизму бојења, технички тим Керамичке цирконијумске индустрије усвојио је синтезу у чврстој фази и композитни метод за бојење без уношења додатних металних јона кроз оптимизацију процеса. Цирконијумска керамика припремљена овом методом не само да има високу засићеност боја и добру влажност, већ и не утиче на оригинална механичка својства цирконијумске керамике. „Оригинална величина честица праха ретке земље цирконијума у ​​боји произведеног на основу нове технологије је нанометар, што има карактеристике уједначене величине честица, високе активности синтеровања, ниске температуре синтеровања и тако даље. У поређењу са традиционалним производним процесом, свеобухватна потрошња енергије је значајно смањена. Ефикасност производње и принос керамичке обраде су знатно побољшани. Напредни керамички уређаји припремљени овом методом имају одлична својства као што су висока чврстоћа, висока жилавост и висока тврдоћа“, рекао је Ванг Сикаи.