नए अनुप्रयोगों में α-एल्यूमिना का उपयोगएल्यूमिना सिरेमिक
यद्यपि नए सिरेमिक पदार्थों की कई किस्में उपलब्ध हैं, फिर भी इन्हें इनके कार्यों और उपयोगों के आधार पर मोटे तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: कार्यात्मक सिरेमिक (जिन्हें इलेक्ट्रॉनिक सिरेमिक भी कहा जाता है), संरचनात्मक सिरेमिक (जिन्हें इंजीनियरिंग सिरेमिक भी कहा जाता है) और जैव सिरेमिक। उपयोग किए जाने वाले विभिन्न कच्चे माल के घटकों के आधार पर इन्हें ऑक्साइड सिरेमिक, नाइट्राइड सिरेमिक, बोराइड सिरेमिक, कार्बाइड सिरेमिक और धातु सिरेमिक में विभाजित किया जा सकता है। इनमें एल्यूमिना सिरेमिक का विशेष महत्व है, और इसका कच्चा माल विभिन्न विशिष्टताओं वाला α-एल्यूमिना पाउडर है।
अल्फा-एल्यूमिना अपनी उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, घिसाव प्रतिरोध और अन्य उत्कृष्ट गुणों के कारण विभिन्न नए सिरेमिक पदार्थों के उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह न केवल एकीकृत सर्किट सब्सट्रेट, कृत्रिम रत्न, काटने के उपकरण, कृत्रिम हड्डियाँ आदि जैसे उन्नत एल्यूमिना सिरेमिक के लिए एक पाउडर कच्चा माल है, बल्कि इसका उपयोग फॉस्फोर वाहक, उन्नत दुर्दम्य सामग्री, विशेष पीसने वाली सामग्री आदि के रूप में भी किया जा सकता है। आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, अल्फा-एल्यूमिना का अनुप्रयोग क्षेत्र तेजी से विस्तार कर रहा है, बाजार में इसकी मांग भी बढ़ रही है, और इसकी संभावनाएं बहुत व्यापक हैं।
कार्यात्मक सिरेमिक में α-एल्यूमिना का अनुप्रयोग
कार्यात्मक सिरेमिकउन्नत सिरेमिक पदार्थ वे होते हैं जो अपने विद्युत, चुंबकीय, ध्वनिक, प्रकाशीय, ऊष्मीय और अन्य गुणों या उनके संयुक्त प्रभावों का उपयोग करके एक विशिष्ट कार्य को पूरा करते हैं। इनमें इन्सुलेशन, डाइइलेक्ट्रिक, पीजोइलेक्ट्रिक, थर्मोइलेक्ट्रिक, सेमीकंडक्टर, आयन चालकता और सुपरकंडक्टिविटी जैसे कई विद्युत गुण होते हैं, इसलिए इनके अनेक कार्य और व्यापक अनुप्रयोग हैं। वर्तमान में, बड़े पैमाने पर व्यावहारिक उपयोग में लाए जा रहे मुख्य सिरेमिक हैं: एकीकृत सर्किट सब्सट्रेट और पैकेजिंग के लिए इन्सुलेटिंग सिरेमिक, ऑटोमोटिव स्पार्क प्लग के लिए इन्सुलेटिंग सिरेमिक, टेलीविजन और वीडियो रिकॉर्डर में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले कैपेसिटर डाइइलेक्ट्रिक सिरेमिक, बहुउपयोगी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और विभिन्न सेंसरों के लिए संवेदनशील सिरेमिक। इसके अतिरिक्त, इनका उपयोग उच्च दाब वाले सोडियम लैंप के प्रकाश उत्सर्जक ट्यूबों में भी किया जाता है।
1. स्पार्क प्लग इन्सुलेटिंग सिरेमिक
स्पार्क प्लग इंसुलेटिंग सिरेमिक वर्तमान में इंजनों में सिरेमिक का सबसे बड़ा अनुप्रयोग है। एल्यूमिना में उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, उच्च यांत्रिक शक्ति, उच्च दबाव प्रतिरोध और ऊष्मीय आघात प्रतिरोध जैसे गुण होते हैं, इसलिए एल्यूमिना इंसुलेटिंग स्पार्क प्लग का विश्व भर में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। स्पार्क प्लग के लिए α-एल्यूमिना की आवश्यकता सामान्य कम सोडियम वाले α-एल्यूमिना माइक्रोपाउडर की होती है, जिसमें सोडियम ऑक्साइड की मात्रा ≤0.05% और औसत कण आकार 325 मेश होता है।
2. एकीकृत परिपथ सब्सट्रेट और पैकेजिंग सामग्री
सब्सट्रेट सामग्री और पैकेजिंग सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले सिरेमिक निम्नलिखित पहलुओं में प्लास्टिक से बेहतर हैं: उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध, उच्च रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, उच्च सीलिंग, नमी प्रवेश की रोकथाम, अक्रियाशीलता और अति-शुद्ध अर्धचालक सिलिकॉन के लिए कोई प्रदूषण नहीं। एकीकृत सर्किट सब्सट्रेट और पैकेजिंग सामग्री के लिए आवश्यक α-एल्यूमिना के गुणधर्म इस प्रकार हैं: तापीय विस्तार गुणांक 7.0×10⁻⁶/℃, तापीय चालकता 20-30W/K·m (कमरे का तापमान), परावैद्युत स्थिरांक 9-12 (1 मेगाहर्ट्ज), परावैद्युत हानि 3~10⁻⁴ (1 मेगाहर्ट्ज), आयतन प्रतिरोधकता >10¹²-10¹⁴Ω·cm (कमरे का तापमान)।
एकीकृत परिपथों के उच्च प्रदर्शन और उच्च एकीकरण के साथ, सब्सट्रेट और पैकेजिंग सामग्री के लिए अधिक कठोर आवश्यकताएं सामने रखी जा रही हैं:
जैसे-जैसे चिप की ऊष्मा उत्पादन क्षमता बढ़ती है, वैसे-वैसे उच्च तापीय चालकता की आवश्यकता होती है।
कंप्यूटिंग तत्व की उच्च गति के कारण, कम परावैद्युत स्थिरांक की आवश्यकता होती है।
ऊष्मीय विस्तार गुणांक सिलिकॉन के निकट होना आवश्यक है। इससे α-एल्यूमिना पर उच्चतर आवश्यकताएँ उत्पन्न होती हैं, अर्थात्, इसका विकास उच्च शुद्धता और सूक्ष्मता की दिशा में होता है।
3. उच्च दाब वाला सोडियम प्रकाश उत्सर्जक लैंप
उत्तम सिरेमिकउच्च शुद्धता वाले अतिसूक्ष्म एल्यूमिना से निर्मित सिरेमिक में उच्च तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, अच्छा इन्सुलेशन, उच्च शक्ति आदि गुण होते हैं और यह एक उत्कृष्ट ऑप्टिकल सिरेमिक सामग्री है। उच्च शुद्धता वाले एल्यूमिना से निर्मित पारदर्शी पॉलीक्रिस्टलाइन, जिसमें थोड़ी मात्रा में मैग्नीशियम ऑक्साइड, इरिडियम ऑक्साइड या इरिडियम ऑक्साइड योजक मिलाए जाते हैं और वायुमंडलीय सिंटरिंग और हॉट प्रेसिंग सिंटरिंग द्वारा निर्मित होते हैं, उच्च तापमान वाले सोडियम वाष्प के संक्षारण का सामना कर सकते हैं और उच्च प्रकाश दक्षता वाले उच्च दबाव वाले सोडियम प्रकाश उत्सर्जक लैंप के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं।
संरचनात्मक सिरेमिक में α-एल्यूमिना का अनुप्रयोग
अकार्बनिक जैवचिकित्सा सामग्री के रूप में, बायोसिरेमिक सामग्री धातु और पॉलिमर सामग्री की तुलना में विषाक्त दुष्प्रभावों से मुक्त होती हैं, और जैविक ऊतकों के साथ अच्छी जैव अनुकूलता और संक्षारण प्रतिरोध क्षमता रखती हैं। लोगों द्वारा इन्हें लगातार महत्व दिया जा रहा है। बायोसिरेमिक सामग्री के अनुसंधान और नैदानिक अनुप्रयोग का विकास अल्पकालिक प्रतिस्थापन और भराई से लेकर स्थायी और मजबूत प्रत्यारोपण तक, और जैविक रूप से निष्क्रिय सामग्री से लेकर जैविक रूप से सक्रिय सामग्री और बहुचरण मिश्रित सामग्री तक हो चुका है।
हाल के वर्षों में, छिद्रपूर्णएल्यूमिना सिरेमिकरासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, घिसाव प्रतिरोध, उच्च तापमान स्थिरता और ऊष्माविद्युत गुणों के कारण एल्यूमिना सिरेमिक का उपयोग कृत्रिम कंकाल जोड़ों, कृत्रिम घुटने के जोड़ों, कृत्रिम फीमर शीर्षों, अन्य कृत्रिम हड्डियों, कृत्रिम दांतों की जड़ों, हड्डी स्थिरीकरण स्क्रू और कॉर्निया की मरम्मत में किया जाता रहा है। छिद्रयुक्त एल्यूमिना सिरेमिक के निर्माण के दौरान छिद्रों के आकार को नियंत्रित करने की विधि में विभिन्न आकार के एल्यूमिना कणों को मिलाना, फोम से संतृप्त करना और कणों को स्प्रे ड्राई करना शामिल है। दिशात्मक नैनो-स्केल माइक्रोपोर्स चैनल-प्रकार के छिद्र बनाने के लिए एल्यूमीनियम प्लेटों को एनोडाइज्ड भी किया जा सकता है।