Nanopols de zircònia: un nou material per "darrere" del telèfon mòbil 5G

Font: Science and Technology Daily: El procés de producció tradicional de pols de zircònia produirà una gran quantitat de residus, especialment la gran quantitat d'aigües residuals alcalines de baixa concentració que són difícils de tractar i causen una greu contaminació ambiental. El mòlta de boles d'alta energia és una tecnologia de preparació de materials que estalvia energia i és eficient, que pot millorar la compacitat i la dispersabilitat de la ceràmica de zircònia i té una bona perspectiva d'aplicació industrial. Amb l'arribada de la tecnologia 5G, els telèfons intel·ligents estan canviant silenciosament el seu propi "equip". La comunicació 5G utilitza l'espectre superior a 3 gigahertz (Ghz) ​​i la seva longitud d'ona mil·limètrica és molt curta. Si el telèfon mòbil 5G utilitza una placa posterior metàl·lica, interferirà greument o protegirà el senyal. Per tant, els materials ceràmics amb les característiques de no blindatge de senyal, alta duresa, forta percepció i excel·lent rendiment tèrmic proper als materials metàl·lics s'han convertit gradualment en una opció important per a les empreses de telefonia mòbil per entrar a l'era 5G. Bao Jinxiao, professor de la Universitat de Ciència i Tecnologia de la Mongòlia Interior, va dir als periodistes que, com a material inorgànic no metàl·lic important, els nous materials ceràmics s'han convertit en la millor opció per als materials de les plaques posteriors dels telèfons intel·ligents. A l'era del 5G, les plaques posteriors dels telèfons mòbils s'han d'actualitzar urgentment. Wang Sikai, director general d'Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (d'ara endavant, Jingtao Zirconium Industry), va dir al periodista que, segons les dades publicades per Counterpoint, una institució de recerca de renom mundial, els enviaments mundials de telèfons intel·ligents arribaran als 1.331 milions d'unitats el 2020. Amb la creixent demanda de ceràmica de zircònia utilitzada en les plaques posteriors dels telèfons mòbils, la seva tecnologia d'R+D i preparació també ha atret molta atenció. Com a nou material ceràmic amb un contingut tècnic extremadament alt, el material ceràmic de zircònia pot ser competent per a l'entorn de treball dur per al qual els materials metàl·lics, els materials polimèrics i la majoria dels altres materials ceràmics no són competents. Com a peces estructurals, els productes ceràmics de zircònia s'han aplicat en moltes indústries com l'energia, l'aeroespacial, la maquinària, l'automòbil, el tractament mèdic, etc., i el consum anual global supera les 80.000 tones. Amb l'arribada de l'era del 5G, els dispositius ceràmics han demostrat majors avantatges tecnològics en la fabricació de taulers per a telèfons mòbils, i la ceràmica de zircònia té una perspectiva de desenvolupament més àmplia. "El rendiment de la ceràmica de zircònia depèn directament del rendiment de les pols, de manera que el desenvolupament d'una tecnologia de preparació controlable de pols d'alt rendiment s'ha convertit en l'enllaç més crític en la preparació de ceràmica de zircònia i el desenvolupament de dispositius ceràmics de zircònia d'alt rendiment", va dir francament Wang Sikai. El mètode de mòlta de boles d'alta energia verda és molt buscat pels experts. La producció nacional de nanopols de zircònia adopta principalment un procés químic humit, i l'òxid de terres rares s'utilitza com a estabilitzador per produir nanopols de zircònia. Aquest procés té les característiques d'una gran capacitat de producció i una bona uniformitat dels components químics dels productes, però el desavantatge és que es produirà una gran quantitat de residus en el procés de producció, especialment una gran quantitat d'aigües residuals alcalines de baixa concentració que són difícils de tractar i, si no es gestionen correctament, causaran una greu contaminació i danys al medi ambient. "Segons l'estudi, es necessiten unes 50 tones d'aigua per produir una tona de pols ceràmica de zircònia estabilitzada amb itri, que produirà una gran quantitat d'aigües residuals, i la recuperació i el tractament de les aigües residuals augmentarà considerablement el cost de producció", va dir Wang Sikai. Amb la millora de la llei de protecció del medi ambient de la Xina, les empreses que preparen nanopols de zircònia mitjançant el mètode químic humit s'enfronten a dificultats sense precedents. Per tant, hi ha una necessitat urgent de desenvolupar una tecnologia de preparació verda i de baix cost de nanopols de zircònia. “En aquest context, s'ha convertit en un punt calent de recerca per preparar nanopols de zircònia mitjançant un procés de producció més net i de menor consum d'energia, entre els quals el mètode de mòlta de boles d'alta energia és el més buscat pels cercles científics i tecnològics. “La novel·la de Bao Jin. La mòlta de boles d'alta energia es refereix a l'ús d'energia mecànica per induir reaccions químiques o per induir canvis en l'estructura i les propietats dels materials, per tal de preparar nous materials. Com a nova tecnologia, pot reduir òbviament l'energia d'activació de la reacció, refinar la mida del gra, millorar considerablement la uniformitat de la distribució de les partícules de pols, millorar la combinació d'interfícies entre substrats, promoure la difusió d'ions sòlids i induir reaccions químiques a baixa temperatura, millorant així la compacitat i la dispersibilitat dels materials. És una tecnologia de preparació de materials eficient i que estalvia energia amb bones perspectives d'aplicació industrial. El mecanisme de coloració únic crea ceràmiques de colors. Al mercat internacional, els materials de nanopols de zircònia han entrat en l'etapa de desenvolupament industrial. Wang Sikai va dir als periodistes: "En països i regions desenvolupats com els Estats Units, Europa Occidental i Japó, l'escala de producció de nanopols de zircònia és gran i les especificacions del producte són relativament completes. Especialment les empreses multinacionals americanes i japoneses, tenen avantatges competitius evidents en la patent de la ceràmica de zircònia. Segons Wang Sikai, actualment, la nova indústria manufacturera de ceràmica de la Xina es troba en una etapa de ràpid desenvolupament, i la demanda de pols ceràmica augmenta any rere any, per la qual cosa és cada cop més urgent desenvolupar el procés de producció de nova zircònia nanomètrica. En els darrers dos anys, alguns instituts de recerca i empreses nacionals també han començat a investigar i produir nanopols de zircònia de forma independent, però la major part de la recerca i el desenvolupament encara es troba en la fase de producció de prova a petita escala al laboratori, amb petita producció i varietat única. En el projecte de "Nanopols de zircònia de terres rares de color" implementat per Ceramic Zirconia Industry, la nanopols de zircònia es va preparar mitjançant el mètode de reacció en estat sòlid de mòlta de boles d'alta energia". L'aigua s'utilitza com a medi de mòlta per moldre i refinar les partícules, de manera que la pols de gra no aglomerada amb una mida de 100 nanòmetres es pot obtenir, que no contamina, té un baix cost i una bona estabilitat de lots", va dir Bao Xin. La tecnologia de preparació no només pot satisfer els requisits de pols del tauler ceràmic de telèfons mòbils 5G, materials de recobriment de barrera tèrmica per a motors de turbina d'aviació, boles ceràmiques, ganivets ceràmics i altres productes, sinó que també es pot popularitzar i aplicar en la preparació de més pols ceràmiques com la preparació de pols composta d'òxid de ceri. Segons el mecanisme de coloració autodesenvolupat, l'equip tècnic de Ceramic Zirconium Industry va adoptar la síntesi en fase sòlida i el mètode compost per a la coloració sense introduir ions metàl·lics addicionals mitjançant l'optimització del procés. La ceràmica de zircònia preparada per aquest mètode no només té una alta saturació de color i una bona humectabilitat, sinó que tampoc afecta les propietats mecàniques originals de la ceràmica de zircònia. "La mida de partícula original de la pols de zircònia de terres rares de color produïda a partir de la nova tecnologia és nanomètrica, que té les característiques d'una mida de partícula uniforme, alta activitat de sinterització, baixa temperatura de sinterització, etc. En comparació amb el procés de producció tradicional, el consum energètic global es redueix significativament. L'eficiència de la producció i el rendiment del processament ceràmic milloren considerablement. Els dispositius ceràmics avançats preparats amb aquest mètode tenen propietats excel·lents, com ara alta resistència, alta tenacitat i alta duresa", va dir Wang Sikai.