ცირკონიუმის ნანოფხვნილი: ახალი მასალა 5G მობილური ტელეფონის „უკანა“ დასაყენებლად

წყარო: Science and Technology Daily: ცირკონიუმის ფხვნილის ტრადიციული წარმოების პროცესი წარმოქმნის დიდი რაოდენობით ნარჩენებს, განსაკუთრებით დაბალი კონცენტრაციის ტუტე ჩამდინარე წყლებს, რომელთა დამუშავება რთულია და იწვევს გარემოს სერიოზულ დაბინძურებას. მაღალი ენერგიის ბურთულიანი დაფქვა არის ენერგოდამზოგავი და ეფექტური მასალის მომზადების ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია გააუმჯობესოს ცირკონიუმის კერამიკის კომპაქტურობა და დისპერსიულობა და აქვს კარგი სამრეწველო გამოყენების პერსპექტივა. 5G ტექნოლოგიის მოსვლასთან ერთად, სმარტფონები ჩუმად ცვლიან საკუთარ „აღჭურვილობას“. 5G კომუნიკაცია იყენებს 3 გიგაჰერცზე (Ghz) ​​ზემოთ სპექტრს და მისი მილიმეტრიანი ტალღის სიგრძე ძალიან მოკლეა. თუ 5G მობილური ტელეფონი იყენებს ლითონის უკანა პანელს, ის სერიოზულად ჩაერევა ან დაფარავს სიგნალს. ამიტომ, კერამიკული მასალები, რომლებსაც აქვთ სიგნალის არარსებობის დამცავი, მაღალი სიმტკიცე, ძლიერი აღქმა და ლითონის მასალებთან ახლოს მდებარე შესანიშნავი თერმული მახასიათებლები, თანდათან გახდა მნიშვნელოვანი არჩევანი მობილური ტელეფონების კომპანიებისთვის 5G ერაში შესასვლელად. შიდა მონღოლეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის პროფესორმა ბაო ჯინსიაომ ჟურნალისტებს განუცხადა, რომ ახალი კერამიკული მასალები, როგორც მნიშვნელოვანი არაორგანული არამეტალური მასალა, სმარტფონების პანელის მასალებისთვის საუკეთესო არჩევანი გახდა. 5G ეპოქაში მობილური ტელეფონის პანელი სასწრაფოდ განახლებას საჭიროებს. ვანგ სიკაიმ, შიდა მონღოლეთის Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd.-ის (შემდგომში Jingtao Zirconium Industry) გენერალურმა მენეჯერმა, რეპორტიორს განუცხადა, რომ მსოფლიოში ცნობილი კვლევითი ინსტიტუტის, Counterpoint-ის მიერ გამოქვეყნებული მონაცემების თანახმად, 2020 წელს სმარტფონების გლობალური მიწოდება 1.331 მილიარდ ერთეულს მიაღწევს. მობილური ტელეფონების პანელებში გამოყენებული ცირკონიუმის კერამიკის მზარდი მოთხოვნის გათვალისწინებით, მისმა კვლევამ, განვითარებასა და მომზადების ტექნოლოგიამ ასევე დიდი ყურადღება მიიპყრო. როგორც უკიდურესად მაღალი ტექნიკური შინაარსის მქონე ახალი კერამიკული მასალა, ცირკონიუმის კერამიკული მასალა შეიძლება იყოს შესაფერისი მკაცრი სამუშაო გარემოსთვის, რომელთათვისაც ლითონის მასალები, პოლიმერული მასალები და სხვა კერამიკული მასალების უმეტესობა არ არის შესაფერისი. სტრუქტურული ნაწილების სახით, ცირკონიუმის კერამიკული პროდუქტები გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში, როგორიცაა ენერგეტიკა, აერონავტიკა, მანქანათმშენებლობა, საავტომობილო ინდუსტრია, სამედიცინო მკურნალობა და ა.შ., და გლობალური წლიური მოხმარება 80,000 ტონას აჭარბებს. 5G ერის დადგომასთან ერთად, კერამიკულმა მოწყობილობებმა მობილური ტელეფონების უკანა დაფების დამზადებაში უფრო დიდი ტექნოლოგიური უპირატესობები აჩვენეს და ცირკონიუმის კერამიკას უფრო ფართო განვითარების პერსპექტივა აქვს. „ცირკონიუმის კერამიკის მუშაობა პირდაპირ დამოკიდებულია ფხვნილების მუშაობაზე, ამიტომ მაღალი ხარისხის ფხვნილების კონტროლირებადი მომზადების ტექნოლოგიის შემუშავება ცირკონიუმის კერამიკის მომზადებისა და მაღალი ხარისხის ცირკონიუმის კერამიკული მოწყობილობების შემუშავების ყველაზე კრიტიკულ რგოლად იქცა“, - გულწრფელად თქვა ვანგ სიკაიმ. „მწვანე, მაღალი ენერგიის ბურთულიანი დაფქვის მეთოდი ექსპერტების დიდი მოთხოვნილებით სარგებლობს“. ცირკონიუმის ნანოფხვნილის შიდა წარმოება ძირითადად სველი ქიმიური პროცესით ხორციელდება, ხოლო იშვიათმიწა ოქსიდი გამოიყენება სტაბილიზატორად ცირკონიუმის ნანოფხვნილის წარმოებისთვის. ამ პროცესს ახასიათებს დიდი წარმოების მოცულობა და პროდუქციის ქიმიური კომპონენტების კარგი ერთგვაროვნება, მაგრამ ნაკლი ის არის, რომ წარმოების პროცესში წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით ნარჩენები, განსაკუთრებით დიდი რაოდენობით დაბალი კონცენტრაციის ტუტე ჩამდინარე წყლები, რომელთა დამუშავება რთულია და თუ სათანადოდ არ დამუშავდება, ეს გამოიწვევს სერიოზულ დაბინძურებას და ეკოლოგიური გარემოს დაზიანებას. „კვლევის თანახმად, ერთი ტონა იტრიუმ-სტაბილიზებული ცირკონიუმის კერამიკული ფხვნილის წარმოებისთვის დაახლოებით 50 ტონა წყალია საჭირო, რაც წარმოქმნის დიდი რაოდენობით ჩამდინარე წყლებს და ჩამდინარე წყლების აღდგენა და დამუშავება მნიშვნელოვნად გაზრდის წარმოების ღირებულებას“, - თქვა ვანგ სიკაიმ. ჩინეთის გარემოს დაცვის კანონის გაუმჯობესებასთან ერთად, ცირკონიუმის ნანოფხვნილის სველი ქიმიური მეთოდით დამამზადებელი საწარმოები უპრეცედენტო სირთულეების წინაშე დგანან. ამიტომ, არსებობს გადაუდებელი აუცილებლობა, შემუშავდეს ცირკონიუმის ნანოფხვნილის ეკოლოგიურად სუფთა და დაბალფასიანი მომზადების ტექნოლოგია. „ამ ფონზე, ცირკონიუმის ნანოფხვნილის მომზადება უფრო სუფთა და დაბალი ენერგომოხმარების წარმოების პროცესით კვლევის ცხელ წერტილად იქცა, რომელთა შორის მაღალი ენერგიის ბურთულიანი დაფქვის მეთოდი ყველაზე მოთხოვნადია სამეცნიერო და ტექნოლოგიურ წრეებში.“ ბაო ჯინის რომანი. მაღალი ენერგიის ბურთულიანი დაფქვა გულისხმობს მექანიკური ენერგიის გამოყენებას ქიმიური რეაქციების გამოსაწვევად ან მასალების სტრუქტურასა და თვისებებში ცვლილებების გამოსაწვევად, ახალი მასალების მოსამზადებლად. როგორც ახალი ტექნოლოგია, მას აშკარად შეუძლია შეამციროს რეაქციის აქტივაციის ენერგია, დახვეწოს მარცვლის ზომა, მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ფხვნილის ნაწილაკების განაწილების ერთგვაროვნება, გააძლიეროს სუბსტრატებს შორის ინტერფეისის კომბინაცია, ხელი შეუწყოს მყარი იონების დიფუზიას და გამოიწვიოს დაბალი ტემპერატურის ქიმიური რეაქციები, რითაც აუმჯობესებს მასალების კომპაქტურობას და დისპერსიულობას. ეს არის ენერგოდამზოგავი და ეფექტური მასალის მომზადების ტექნოლოგია კარგი სამრეწველო გამოყენების პერსპექტივით. უნიკალური შეღებვის მექანიზმი ქმნის ფერად კერამიკას. საერთაშორისო ბაზარზე ცირკონიუმის ნანოფხვნილის მასალები სამრეწველო განვითარების ეტაპზე შევიდა. ვანგ სიკაიმ ჟურნალისტებს განუცხადა: „განვითარებულ ქვეყნებსა და რეგიონებში, როგორიცაა შეერთებული შტატები, დასავლეთ ევროპა და იაპონია, ცირკონიუმის ნანოფხვნილის წარმოების მასშტაბები დიდია და პროდუქტის სპეციფიკაციები შედარებით სრულყოფილია. განსაკუთრებით ამერიკულ და იაპონურ მრავალეროვნულ კომპანიებს, ცირკონიუმის კერამიკის პატენტში აშკარა კონკურენტული უპირატესობა აქვთ. ვანგ სიკაის თქმით, ამჟამად ჩინეთის ახალი კერამიკული წარმოების ინდუსტრია სწრაფი განვითარების ეტაპზეა და კერამიკულ ფხვნილზე მოთხოვნა წლიდან წლამდე იზრდება, ამიტომ სულ უფრო და უფრო აქტუალურია ახალი ნანომეტრიანი ცირკონიუმის წარმოების პროცესის შემუშავება. ბოლო ორი წლის განმავლობაში, ზოგიერთმა ადგილობრივმა კვლევითმა ინსტიტუტმა და საწარმომ ასევე დაიწყო ცირკონიუმის ნანოფხვნილის დამოუკიდებლად კვლევა და წარმოება, მაგრამ კვლევისა და განვითარების უმეტესი ნაწილი ჯერ კიდევ მცირე მასშტაბის საცდელი წარმოების ეტაპზეა ლაბორატორიაში, მცირე წარმოებით და ერთი სახეობით. Ceramic Zirconia Industry-ის მიერ განხორციელებულ „ფერადი იშვიათმიწა ცირკონიუმის ნანოფხვნილის“ პროექტში, ცირკონიუმის ნანოფხვნილი მომზადდა მაღალი ენერგიის ბურთულიანი დაფქვის მყარი მდგომარეობის რეაქციის მეთოდით“. წყალი გამოიყენება როგორც დაფქვის საშუალება ნაწილაკების დასაფქვად და გასაუმჯობესებლად, ისე, რომ მიიღება 100 გრამამდე ზომის არააგლომერირებული მარცვლის ფხვნილი. „შესაძლებელია ნანომეტრების მიღება, რაც არ აბინძურებს გარემოს, დაბალი ფასი აქვს და კარგი პარტიული სტაბილურობა აქვს“, - თქვა ბაო სინმა. მომზადების ტექნოლოგია არა მხოლოდ აკმაყოფილებს 5G მობილური ტელეფონის კერამიკული დაფის ფხვნილის მოთხოვნებს, საავიაციო ტურბინის ძრავებისთვის განკუთვნილ თერმული ბარიერულ საფარ მასალებს, კერამიკულ ბურთებს, კერამიკულ დანებს და სხვა პროდუქტებს, არამედ შეიძლება მისი პოპულარიზაცია და გამოყენება კერამიკული ფხვნილების, როგორიცაა ცერიუმის ოქსიდის კომპოზიტური ფხვნილის მომზადებაში. თვითშემუშავებული შეღებვის მექანიზმის მიხედვით, კერამიკული ცირკონიუმის ინდუსტრიის ტექნიკურმა გუნდმა პროცესის ოპტიმიზაციის გზით დამატებითი ლითონის იონების შეყვანის გარეშე შეღებვისთვის მყარი ფაზის სინთეზი და კომპოზიტური მეთოდი გამოიყენა. ამ მეთოდით მომზადებულ ცირკონიუმის კერამიკას არა მხოლოდ მაღალი ფერის გაჯერება და კარგი დასველება აქვს, არამედ არ მოქმედებს ცირკონიუმის კერამიკის საწყის მექანიკურ თვისებებზე. „ახალი ტექნოლოგიის საფუძველზე წარმოებული ფერადი იშვიათმიწა ცირკონიუმის ფხვნილის საწყისი ნაწილაკების ზომა ნანომეტრია, რომელსაც აქვს ერთგვაროვანი ნაწილაკების ზომა, მაღალი შედუღების აქტივობა, დაბალი შედუღების ტემპერატურა და ა.შ. ტრადიციული წარმოების პროცესთან შედარებით, ენერგიის ყოვლისმომცველი მოხმარება მნიშვნელოვნად შემცირებულია. წარმოების ეფექტურობა და კერამიკული დამუშავების მოსავლიანობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია.“ „ამ მეთოდით დამზადებულ მოწინავე კერამიკულ მოწყობილობებს აქვთ შესანიშნავი თვისებები, როგორიცაა მაღალი სიმტკიცე, მაღალი სიმტკიცე და მაღალი სიმტკიცე“, - თქვა ვანგ სიკაიმ.