Прогресс кордиерита повышает универсальность инженерных приложений

Существует ли материал, который может выдерживать экстремальные температуры при сохранении стабильной производительности под воздействием электрических полей?Высекла себе нишу в керамикеВ этой статье рассматриваются характеристики, применения и передовые исследования кордиерита.

Обзор кордиера

Кордиерит (химическая формула: Mg)₂Аль.₄Да, да.₅О₁₈) - минерал алюминосиликата магния, известный своей исключительной теплостойкостью, теплостойкостью и диэлектрическими свойствами.Этот материал стал незаменимым в высокотемпературных приложениях и электронике..

Физикохимические свойства

Уникальные характеристики кордиерита обусловлены его отличительной кристаллической структурой и химическим составом:

• Внешний вид:Оранжевый или коричневый порошок
• Точка плавления:≈1460°C
• Плотность:20,0-2,3 г/см3
• Теплопроводность:10,3-1,7 W/m·K
• Электрическое сопротивление:≈10¹⁰Омм
• Модуль Янга:≈62 ГПа
• Прочность на растяжение:≈190 МПа

Структура кристалла

Кордиерит кристаллизуется в орторомбической системе, имея структуру канала, которая позволяет ограниченное включение ионов или молекул.Его структура состоит из взаимосвязанных кремниево-кислородных тетраэдров и алюминиево-кислородных октаэдров., с ионами магния, стабилизирующими структуру в восьмигранных пустотах.

Методы синтеза

Производители используют различные методы для производства кордиерита:

Реакция твердого тела

Наиболее распространенным методом является высокотемпературное кальцинирование смеси оксида магния, оксида алюминия и диоксида кремния.этот подход дает неравномерные размеры частиц.

Процесс Сол-Гель

Этот метод жидкой фазы производит тонкие, высокочистые порошки посредством гидролиза и поликонденсации металлоалкоксида, хотя и с более высокими затратами.

Гидротермальный синтез

Реакции происходят в водных суспензиях при повышенной температуре и давлении, что позволяет снизить температуру обработки, но требует специального оборудования.

Промышленное применение

Исключительные свойства кордиерита позволяют использовать его в различных технологических целях:

Керамика

Благодаря своей превосходной теплостойкости кордиерит идеально подходит для облицовок печей, теплообменников и поверхностей кухонных столов.

Рефракторы

В качестве добавки кордиерит повышает устойчивость к тепловым ударам в высокотемпературных материалах для металлургии и химической обработки.

Электроника

С низкими диэлектрическими потерями и хорошей механической прочностью кордиеритные субстраты используются в высокочастотных электронных компонентах.

Автомобильная промышленность

Кордиеритовые структуры пчелиных рогов образуют основу каталитических преобразователей, эффективно обрабатывая выбросы выхлопных газов.

Примечательные применения

• Микроволновые печи пользуются прозрачностью и теплостойкостью кордиерита
• Автомобильные каталитические преобразователи уменьшают содержание NO_x, CO и углеводородные выбросы
• Электронные упаковочные подложки минимизируют потерю сигнала в высокочастотных устройствах

Границы исследований

Недавние достижения сосредоточены на повышении производительности посредством:

• Допинг:Редкие земные элементы улучшают механические свойства
• Композиты:Комбинации с SiC или ZrO₂Специализированные материалы
• Энергетические приложения:Потенциальное использование в инкапсуляции солнечных элементов и электролитах топливных элементов

Условия безопасности

Кордиерит классифицируется как не опасный и требует стандартных мер предосторожности при обращении с порошком.

Спецификации материала

Линейная формула: 2MgO·2Al₂О₃·5SiO₂
Молекулярная масса: 594,76 г/моль
Варианты упаковки варьируются от 25 кг бочек до тонновых контейнеров для оптовых грузов, с формой раствора, доступной в различных контейнерах.

Связанные материалы

Аналогичные алюминосиликаты магния и передовые материалы, такие как сплавы с высокой энтропией (HEAs), могут дополнять или конкурировать с кордиеритом в конкретных приложениях.