Наноправ од цирконија: Нов материјал за „зад“ 5G мобилен телефон

Извор: Science and Technology Daily: Традиционалниот процес на производство на циркониумски прав ќе произведе голема количина отпад, особено голема количина на алкална отпадна вода со ниска концентрација која е тешка за третирање, предизвикувајќи сериозно загадување на животната средина. Високоенергетското топчесто мелење е технологија за заштеда на енергија и ефикасна подготовка на материјали, која може да ја подобри компактноста и дисперзијата на циркониумската керамика и има добра перспектива за индустриска примена. Со доаѓањето на 5G технологијата, паметните телефони тивко ја менуваат својата „опрема“. 5G комуникацијата го користи спектарот над 3 гигахерци (Ghz), а нејзината милиметарска бранова должина е многу кратка. Ако 5G мобилниот телефон користи метална задна плоча, тоа сериозно ќе се меша или ќе го заштити сигналот. Затоа, керамичките материјали со карактеристики на заштита без сигнал, висока тврдост, силна перцепција и одлични термички перформанси блиску до металните материјали постепено станаа важен избор за компаниите за мобилни телефони за да влезат во ерата на 5G. Бао Џинксиао, професор на Универзитетот за наука и технологија во Внатрешна Монголија, им изјави на новинарите дека како важен неоргански неметален материјал, новите керамички материјали станаа најдобар избор за материјали за табли за паметни телефони. Во ерата на 5G, таблите за мобилни телефони треба итно да се надградат. Ванг Сикаи, генерален директор на Внатрешна Монголија Џингтао Зиркониум Индустри Ко., Лтд. (во понатамошниот текст Џингтао Зиркониум Индустри), им изјави на новинарите дека според податоците објавени од Counterpoint, светски позната истражувачка институција, глобалните испораки на паметни телефони ќе достигнат 1,331 милијарди единици во 2020 година. Со зголемената побарувачка за циркониумска керамика што се користи во таблите за мобилни телефони, нејзината технологија за истражување и развој и подготовка, исто така, привлече големо внимание. Како нов керамички материјал со исклучително висока техничка содржина, циркониумскиот керамички материјал може да биде компетентен за суровата работна средина за која металните материјали, полимерните материјали и повеќето други керамички материјали не се компетентни. Како структурни делови, керамичките производи од цирконија се применуваат во многу индустрии како што се енергетиката, воздухопловството, машинската индустрија, автомобилската индустрија, медицинскиот третман итн., а глобалната годишна потрошувачка е над 80.000 тони. Со доаѓањето на ерата на 5G, керамичките уреди покажаа поголеми технолошки предности во производството на табли за мобилни телефони, а керамиката од цирконија има поширока перспектива за развој. „Перформансите на керамиката од цирконија директно зависат од перформансите на прашоците, па затоа развојот на контролирана технологија за подготовка на високо-перформансни прашоци стана најкритична алка во подготовката на керамиката од цирконија и развојот на високо-перформансни керамички уреди од цирконија“, рече искрено Ванг Сикаи. Зелениот метод на високоенергетско топчесто мелење е многу баран од експертите. Домашното производство на циркониумски наноправ најчесто користи влажен хемиски процес, а оксидот од ретки земјени материи се користи како стабилизатор за производство на циркониумски наноправ. Овој процес има карактеристики на голем производствен капацитет и добра униформност на хемиските компоненти на производите, но недостатокот е што во процесот на производство ќе се произведе голема количина отпад, особено голема количина алкална отпадна вода со ниска концентрација која е тешка за третирање и доколку не се ракува правилно, ќе предизвика сериозно загадување и оштетување на еколошката средина. „Според истражувањето, потребни се околу 50 тони вода за да се произведе еден тон керамички прав од циркониум стабилизиран со итрија, што ќе произведе голема количина отпадни води, а обновувањето и третманот на отпадните води значително ќе ги зголемат трошоците за производство“, рече Ванг Сикаи. „Со подобрувањето на кинескиот закон за заштита на животната средина, претпријатијата што подготвуваат циркониумски наноправ со влажен хемиски метод се соочуваат со невидени тешкотии. Затоа, постои итна потреба да се развие зелена и ефтина технологија за подготовка на циркониумски наноправ. „Во оваа позадина, подготовката на циркониумски нано-прав преку почист и помал процес на производство со помала потрошувачка на енергија стана жариште за истражување, меѓу кои методот на високоенергетско топчесто мелење е најбаран во научните и технолошките кругови.“ Романот на Бао Џин. Високоенергетското топчесто мелење се однесува на употребата на механичка енергија за индуцирање хемиски реакции или за индуцирање промени во структурата и својствата на материјалите, со цел да се подготват нови материјали. Како нова технологија, очигледно може да ја намали енергијата на активирање на реакцијата, да ја подобри големината на зрната, значително да ја подобри униформноста на дистрибуцијата на честичките во прав, да ја подобри комбинацијата на интерфејси помеѓу подлогите, да ја промовира дифузијата на цврсти јони и да индуцира хемиски реакции на ниска температура, со што се подобрува компактноста и дисперзијата на материјалите. Тоа е технологија за заштеда на енергија и ефикасна подготовка на материјали со добри перспективи за индустриска примена. Уникатниот механизам за боење создава шарена керамика. На меѓународниот пазар, материјалите од циркониумски нано-прав влегоа во фаза на индустриски развој. Ванг Сикаи им изјави на новинарите: „Во развиените земји и региони како што се САД, Западна Европа и Јапонија, обемот на производство на циркониумски нано-прав е голем, а спецификациите на производот се релативно комплетни. Особено американските и јапонските мултинационални компании имаат очигледни конкурентски предности во патентот на циркониумска керамика. Според Ванг Сикаи, во моментов, новата индустрија за производство на керамика во Кина е во фаза на брз развој, а побарувачката за керамички прав се зголемува од година во година, па затоа е сè поитно да се развие процесот на производство на нов нанометарски циркониум. Во последните две години, некои домашни истражувачки институти и претпријатија, исто така, почнаа независно да истражуваат и произведуваат циркониумски нано-прав, но поголемиот дел од истражувањето и развојот се уште се во фаза на пробно производство во мал обем во лабораторија, со мало производство и единечна сорта. Во проектот „Нано-прав од циркониум во боја со ретки земјени елементи“ имплементиран од Керамичката циркониумска индустрија, циркониумскиот нано-прав беше подготвен со метод на реакција во цврста состојба со високоенергетско топчесто мелење.“ Водата се користи како медиум за мелење за мелење и рафинирање на честичките, така што неагломериран зрнест прав со големина од 100 „Може да се добијат нанометри, што нема загадување, е ниска цена и добра стабилност на серијата“, рече Бао Син. Технологијата за подготовка не само што може да ги задоволи барањата за прав на керамичката плоча за мобилни телефони од 5G, материјалите за термичка бариера за премачкување на авијациски турбински мотори, керамички топчиња, керамички ножеви и други производи, туку може да се популаризира и примени во подготовката на повеќе керамички прашоци, како што е подготовката на композитен прав од цериум оксид. Според самостојно развиениот механизам за боење, техничкиот тим на Керамичката циркониумска индустрија усвои синтеза во цврста фаза и композитен метод за боење без внесување дополнителни метални јони преку оптимизација на процесот. Циркониумската керамика подготвена со овој метод не само што има висока сатурација на бојата и добра навлажнливост, туку и не влијае на оригиналните механички својства на циркониумската керамика. „Оригиналната големина на честичките на обоениот прав од ретки земјени циркониум произведен врз основа на новата технологија е нанометар, што има карактеристики на униформна големина на честичките, висока активност на синтерување, ниска температура на синтерување и така натаму. Во споредба со традиционалниот процес на производство, сеопфатната потрошувачка на енергија е значително намалена. Ефикасноста на производството и приносот на обработка на керамика се значително подобрени.“ „Напредните керамички уреди подготвени со овој метод имаат одлични својства како што се висока цврстина, висока цврстина и висока тврдост“, рече Ванг Сикаи.