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氮化硅用途和应用

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时间:2021-09-26

作为已开发的重要结构陶瓷之一,氮化硅在耐磨和高温应用中具有重要用途。

汽车行业

目前,氮化硅的主要应用是在汽车行业。该材料可用于发动机零件和发动机附件单元的应用,包括用于降低惯性和减少发动机滞后和排放的涡轮增压器、用于更快启动的电热塞、用于增加加速度的排气控制阀以及用于燃气发动机的摇臂垫以降低磨损。对发动机排放的监管限制和更高的燃料成本推动了氮化硅在汽车工业中的使用。汽车行业中的每个应用都需要细微不同但受到严格控制的属性,才能满足要求并实现与其他材料相比的最大性能改进。

轴承行业

由于与其他陶瓷相比具有优异的抗冲击性,氮化硅被认为是一种极有前途的材料,可用于制造高性能全陶瓷或混合钢-陶瓷滚动接触轴承。由于其极高的强度、韧性以及对化学和热因素的抵抗力,氮化硅通过延长接触疲劳寿命提供了显着的好处。作为一种低密度材料,氮化硅可以在非常高速的应用(例如燃气涡轮发动机)中大大降低球接触过程中的动态载荷。该材料在严酷的润滑和磨损条件下也有显着的应用,包括极端温度、大温差、超高真空以及安全关键应用,使材料能够满足特定要求,即 飞机维修业务。正如其在极端环境中的出色表现所证明的那样,氮化硅轴承有望在许多领域继续获得广泛认可。工业应用。

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金属加工和切割工具

氮化硅首次在磨料和切削工具中得到了主要应用。由于其硬度、热稳定性和耐磨性,氮化硅被发现与切削工具配合良好,尤其是在铸铁的高速加工过程中。Si 3 N 4的卓越材料特性可以切割铸铁、硬钢以及镍基合金,其表面速度比碳化钨等传统加工材料快25倍。与传统的碳化钨刀具相比,使用氮化硅刀片的好处包括切削速度加倍,刀具使用寿命从每刃加工1个零件增加到6个零件,以及将刀片的平均成本降低50%。


航空航天工业

传统航空航天应用使用金属和其他复合材料作为飞机生产的首选材料。超音速和高超音速飞行的出现意味着这些传统材料已无法满足高超音速飞行所需的极端条件和应用的巨大需求。高超音速飞行决定了对具有极其优异材料特性的新材料的需求。氮化硅的机械强度以及在高速飞行过程中承受高温的能力使其成为各种航空航天应用的首选材料。氮化硅可以适当地替代用于极端应用的滚珠轴承、天线罩和射频窗口中使用的传统材料。类似于汽车行业,但更极端,

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电子行业

氮化硅独特的电学特性导致在微电子应用中越来越多地用作绝缘体和化学屏障,用于制造用于器件保护性封装的集成电路。氮化硅用作钝化层,对水和钠离子具有高扩散势垒,水和钠离子是微电子中腐蚀和不稳定性的主要来源。该材料还用作模拟芯片电容器中多晶硅层之间的电绝缘体。还发现氮化硅在静电印刷工艺中用作感光鼓层之一。由于其优异的弹性性能,氮化硅一直是最被接受的悬臂材料,悬臂是原子力显微镜的传感元件。


氮化硅的使用在光学领域也得到了认可,它在光谱范围内具有很大的透明度,从而产生了 Si3N4光子学。Si3N4的宽带特性使其可用于生化和生物医学光学应用、生物光子学、远程和数据通信以及光信号处理,从可见光到近红外到中红外波长进行传感。

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生物医学应用

一系列令人惊讶的材料特性使氮化硅成为理想的生物材料。进一步的科学研究已经产生了氮化硅在各种生物医学应用中的潜在用途的创新方法。

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生物传感器

在过去的三年中,生物传感设备的开发及其在各个应用领域的应用取得了显着增长。虽然生物传感器技术已经成熟并建立了全球市场,但围绕稳定性、灵敏度和尺寸的问题限制了光学生物传感器在实际现场应用中的普遍使用。基于硅的集成光子生物传感器有可能通过提供具有更好灵敏度、特异性和可靠性的早期诊断工具以及提高体外和体内诊断有效性的可能性来解决这些缺点。

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最近,基于氮化硅的制造技术已成功地与生物化学相结合,促进了具有高灵敏度和选择性的创新生物传感设备的创建。与其他材料相比,氮化硅具有其他优势,没有杂质,并且可以很好地控制薄膜成分和厚度。事实证明,这些特征对于生物传感设备制造中栅极和隧道电介质中的超薄层应用很重要。氮化硅的高级电子和机械性能使该材料对生物传感器应用极具吸引力。


脊柱和骨科植入物

凭借其卓越的机械、热和化学特性,氮化硅还具有其他独特的特性,可能使其成为脊柱植入物和髋膝关节假体置换的宝贵材料。作为一种生物惰性材料,氮化硅符合 ISO 10993-01 标准(存档内部数据)的生物相容性。该材料已证明具有抗菌和骨整合特性,可支持骨形成。作为脊柱植入物,其部分射线可透过的特性在平片中不会产生图像失真,从而可以在手术和术后评估期间更精确地观察植入物。

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牙科应用

研究人员已经证明自己是一种有益的脊柱植入物植入材料,研究人员转向了氮化硅在牙科植入物中的潜力。以及颅颌面植入物。在美国陶瓷学会发表的一篇文章中,氮化硅被标记为“杀手级陶瓷材料”,因为它具有抑制牙龈卟啉单胞菌的抗菌特性,牙龈卟啉单胞菌是一种在口腔中发现的导致牙龈疾病的细菌。在这项联合体外研究中,细菌在氮化硅材料的抛光表面上进行裂解(细胞分解,通常是通过病毒、酶或渗透机制破坏其完整性)。氮化硅展示了在六天内降解细菌生物组成的能力。细胞功能的这种破坏主要是由于过氧亚硝酸盐的形成,这种氧化剂和硝化剂能够破坏细胞中的分子,包括 DNA 和蛋白质。研究还发现,改变氮化硅的表面化学会影响过氧亚硝酸盐的形成,从而以多种方式影响细菌的新陈代谢。氮化硅的独特性能证明了其在口腔健康应用中的潜力。

对无金属牙种植体的需求不断增加,这促使人们对氮化硅材料的兴趣用于潜在的牙种植体全球市场。

对于氮化硅的应用很广泛,相信很多朋友也喜欢使用氮化硅加工陶瓷来应用在各个领域,氮化硅陶瓷虽然好处多多可是它的缺点就是难加工,那么我们加工就需要一台专业的陶瓷雕铣机来加工这个材料,毕竟它的加工难点就在这,我们鑫腾辉数控在生产陶瓷雕铣机已经有过了十几年的经验,如果您相信我们,我们将会给你带来跟多的惊喜,跟多内容可关注鑫腾辉数控官网哦。




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