Ištirti pažangiausias technologijas su itrio stabilizuotu cirkonio oksidu

Itrija stabilizuotas cirkonis (YSZ) daugeliui gali būti mažai pažįstamas, tačiau jis yra neatsiejamas daugelio aukštatemperatūrių įrenginių dalis. Kuro elementuose jis veikia kaip deguonies elektrolitas ir cheminę energiją paverčia elektros energija.

YSZ paprastai gaminamas miltelių metalurgijos metodais, kai cirkonis ir itris sumaišomi ir kaitinami aukštoje temperatūroje, kad vyktų cheminės reakcijos, dėl kurių cirkonis dar labiau sutankėja ir jame susidaro cheminės jungtys. Pasibaigus šiam procesui, jis gali būti toliau apdorojamas įvairiais gamybos procesais, kad būtų suformuotos formos arba sukepintas į kietas formas, skirtas naudoti.

Biomedicininės programos

Itriu stabilizuotų cirkonio oksido dioksidų rinkoje vyksta dinamiški pokyčiai, kuriuos lemia technologinė pažanga, besikeičiantys pramonės poreikiai ir tobulėjanti gamybos praktika. Cirkonio oksido galima rasti visur - nuo aviacijos ir kosmoso iki medicinos prietaisų ir energetikos technologijų, nes jis pasižymi neprilygstamu tvirtumu, ilgaamžiškumu ir universalumu įvairiose srityse - nuo aviacijos ir kosmoso iki energetikos technologijų. Skirtingos formulės, pavyzdžiui, YSZ, pasižyminčios išskirtinėmis mechaninėmis savybėmis ir šiluminiu stabilumu; kalcio stabilizacija užtikrina ekonomiškumą, o magnezijos stabilizacija - biologinį suderinamumą, suteikia išskirtinių privalumų, pritaikytų konkrečiai kiekvienai pramonės šakai.

Dėl biologinio suderinamumo ir ypatingo mechaninio atsparumo itrio stabilizuotas cirkonis tampa vis populiaresnis sveikatos priežiūros reikmėms, pavyzdžiui, dantų implantams ir ortopedijos prietaisams. Be to, ši medžiaga naudojama kietųjų oksidų kuro elementuose (SOFC) ir energijos kaupimo sistemose atsinaujinančiosios energijos technologijose, siekiant didesnio aplinkos tvarumo - tai lemia jos paklausą ateityje.

Nanotechnologijos

Cirkonis yra labai svarbi medžiaga įvairiose aukštųjų technologijų ir medicinos srityse, tačiau jo gamyba ir šalinimas kelia aplinkosaugos problemų, pavyzdžiui, sunaudojama daug energijos vykstant sukepinimo procesams aukštoje temperatūroje, taip pat galimi sąvartynų ar dirvožemio užterštumo klausimai.

Stabilizuoto cirkonio oksido problemos sprendžiamos gerinant jo mechanines ir šilumines savybes. Stabilizatoriaus - titrio, kalcio ar magnezijos - pasirinkimas turi didžiulę įtaką jo eksploatacinėms savybėms ir suteikia akivaizdžių privalumų įvairiose pramonės srityse.

YSZ pasižymi ypatingu atsparumu dilimui, todėl ši medžiaga pasirenkama reaktyviniams varikliams ir dujų turbinoms, veikiančioms atšiaurioje aplinkoje, taip pat aukštų temperatūrų darbams, pavyzdžiui, apsauginėms terminių barjerų dangoms. Be to, jos puikus joninis laidumas idealiai tinka deguonies jutikliams ir kietojo oksido kuro elementams; be to, ji atspari rūgštims, todėl gali būti naudojama komponentams, kuriuos veikia rūgščių korozija.

Energija

Itrija stabilizuotas cirkonis yra ideali inžinerinė keraminė medžiaga daugeliui energetikos sričių, nes jo kubinė kristalinė struktūra aukštoje temperatūroje išlieka nepakitusi, palyginti su grynu cirkoniu, kurio monoklininė struktūra tokioje įtampoje pasikeičia iš monoklininės į tetragoninę. Tai gerokai padidina šios medžiagos tvirtumą, šiluminį stabilumą ir atsparumą šiluminiams smūgiams.

Dėl puikaus atsparumo dilimui YSZ yra puikus pasirinkimas reaktyvinių variklių ir dujų turbinų terminėms barjerinėms dangoms, apsaugančioms jų metalines dalis nuo karščio pažeidimų ir tuo pačiu didinančioms efektyvumą bei ilgaamžiškumą. Be to, dėl didelio joninio laidumo aukštoje temperatūroje YSZ gali būti naudojamas kietųjų oksidų kuro elementuose (SOFC) ir deguonies jutikliuose.

YSZ terminis stabilumas lenkia CSZ ir MSZ, todėl jis puikiai tinka naudoti baterijų technologijose. Dėl šių privalumų itrio stabilizuoto cirkonio oksido ateitis atrodo šviesi.

Automobiliai

Itriu stabilizuoto cirkonio oksido panaudojimas automobiliuose yra vienas sparčiausiai augančių itriu stabilizuoto cirkonio oksido segmentų, kuriame vis daugiau dėmesio skiriama tvarumui, gamybos inovacijoms ir plėtrai į energetikos ir kosmoso rinkas. Regioninės rinkos plėtra ir regioninės rinkos vystymasis dar labiau keičia šį sektorių ir suteikia pramonės suinteresuotosioms šalims naujų galimybių.

Mechaninis stiprumas, atsparumas dilimui, šiluminis stabilumas ir joninis laidumas kartu lemia, kad itrio stabilizuotas cirkonis yra ideali medžiaga aukštos kokybės dangoms ir keramikos komponentams, naudojamiems aviacijos, automobilių ir elektronikos pramonėje. Įvairūs stabilizatorių tipai, pavyzdžiui, itrio, kalcio ar magnezijos, dar labiau optimizuoja eksploatacines savybes konkrečioms reikmėms ar pramonės šakoms; dažniausiai pasitaikantys pavyzdžiai - terminių barjerų dangos, kuro elementai ir speciali konstrukcinė (inžinerinė) keramika, taip pat aplinkos vandens valymo priemonės, kuriose naudojama ši medžiaga.

Medicinos prietaisai

Itrija stabilizuotas cirkonis dėl savo stiprumo, tvirtumo, atsparumo dilimui ir biologinio suderinamumo savybių padarė didelę pažangą medicinos pramonėje kaip metalinių implantų pakaitalas. Tai ideali medžiaga klubo ir kelio sąnarių endoprotezams bei dantų vainikėliams gaminti. Be to, egzistuoja ir kitos šių trijų atmainų taikymo sritys, pavyzdžiui, medicininiai įrankiai, turintys ribotą sąlytį su audiniais, pavyzdžiui, atsparumo dilimui įrankiai, skirti sporto traumoms, arba įrankiai, užtikrinantys netiesioginį ilgalaikį prietaisų sąlytį su audiniais, pavyzdžiui, plaukų šalinimo lazeriu įrankiai ar pan.

Naujos tendencijos: Technologinė pažanga ir besikeičiantys pramonės poreikiai keičia itriu stabilizuoto cirkonio oksido rinką, kurdami naujas tendencijas, kurios gerina medžiagos savybes, plečia taikymo sritis, skatina gamybos inovacijas ir remia tvarumo pastangas.