મેન્યુ
સમાચાર

સમાચાર

હોમ>સમાચાર

પારદર્શક AlON સિરામિક્સની તાજેતરની પ્રગતિ અને પડકારો

2023-05-10

સિરામિક્સ અને તેમના સંયોજનો તેમના અનન્ય રાસાયણિક અને ભૌતિકશાસ્ત્ર ગુણધર્મો [1−7]ને કારણે વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે વ્યાપકપણે તપાસવામાં આવ્યા છે. તેમાંથી, પારદર્શક સિરામિક્સ તેમની ઉત્કૃષ્ટ ઓપ્ટિકલ, ભૌતિક અને યાંત્રિક ગુણધર્મો [8−10]ને કારણે બિઝનેસ ડોમેન અને લશ્કરી ઉદ્યોગોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન ધરાવે છે. પારદર્શક સિરામિક્સમાં, પારદર્શક એલ્યુમિનિયમ ઓક્સિનાઇટ્રાઇડ (AlON) સિરામિક્સને ગુંબજ, ઇન્ફ્રારેડ અને દૃશ્યમાન વિંડોઝ અને પારદર્શક બખ્તર વગેરે [11−13]માં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સિરામિક્સ તરીકે ગણવામાં આવે છે. સિંગલ ક્રિસ્ટલ નીલમ, જે સખત પારદર્શક સિરામિક્સ તરીકે જાણીતું છે તેની સરખામણીમાં, પોલિક્રિસ્ટલાઇન એલોન સિરામિક્સ મજબૂતાઈ, કઠિનતા અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો પર સમાન લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે, પરંતુ કદ અને આકારમાં વધુ લવચીકતા પ્રદાન કરે છે [14,15]. તેથી, AlON સિરામિક્સે વધતી જતી તપાસને આકર્ષિત કરી છે. γ-AlON એ Al₂O₃ અને AlN [16,17] નો નક્કર ઉકેલ છે. એલોન પાઉડર અથવા એલોન સિરામિક્સ તૈયાર કરવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓની શોધ કરવામાં આવી છે, જેમ કે સોલિડ-સ્ટેટ રિએક્શન [18], અલ₂O₃[19,20] માટે કાર્બનાઇઝેશન પદ્ધતિ, રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન [21], સોલ−જેલ પદ્ધતિ [22,23], અને સોલ્યુશન કમ્બશન સિન્થેસિસ [24]. AlON નું બેન્ડ ગેપ 6.2 eV [25] માપવામાં આવ્યું હતું. TU એટ અલ [26] એ γ-AlON માં અલ વેકેન્સી અને નેટોમ્સની ઑન-સાઇટ પસંદગીનો અભ્યાસ કરવા માટે પ્રથમ-સિદ્ધાંતો ઘનતા કાર્યાત્મક સિદ્ધાંત (DFT) નો ઉપયોગ કર્યો. Al₂₃O₂₇N₅ ની સ્થાનિક રચના તરીકે γ-AlON ના બેન્ડ ગેપ અને બલ્ક મોડ્યુલસ માળખાકીય મોડલની ગણતરી અનુક્રમે N અણુઓના 3.99 eV અને γ-AlON માં Al ખાલી જગ્યાઓ અને 200.9 GPa તરીકે કરવામાં આવી હતી. વિશાળ બેન્ડ સ્પષ્ટ આપેલ છે. γ-AlON ના ગુણધર્મો નીચી ફોટોન ઊર્જા અને ઉચ્ચ કોષ્ટક 1 [14] સાથે ગેપમાં પ્રદર્શિત થાય છે.

ટર્મલ સ્ટેબિલિટી, એલોન સિરામિકની શોધ ફોસ્ફર મેટ્રિક્સ તરીકે કરવામાં આવી છે. અપકન્વર્ઝન ફોટો-લ્યુમિનેસેન્સ (UCPL) ફોસ્ફર તરીકે, AlON ને વિવિધ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો, જેમ કે Eu₂+ [27], Yb₃+[28], Tm₃+ [29], અને Ce₃+ [30] સાથે ડોપ કરી શકાય છે. તાજેતરમાં, 4-ડાયમિથાઈલ-એમિનો-એન-મિથાઈલ-4- સ્ટિલબેઝોલિયમટોસીલેટ (DAST) સ્તર [31] અને પારદર્શક AlON [32] પર VO₂ પાતળી ફિલ્મ સાથે જોડાયેલી ઓછી કિંમતના AlON પર આધારિત ચશ્મા મળી આવ્યા હતા. સ્માર્ટ વિન્ડોઝમાં સંભવિત એપ્લિકેશન. ALON(5)−DAST(90)−ALON(5) સૌથી સસ્તી, હલકો અને અઘરી ટિપ્પણીઓ સાથે ઉદ્યોગ-માનક વાણિજ્યિક વિન્ડો ચશ્મા કરતાં વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે [31]. વધુમાં, Ti6Al4V એ એલઓન સિરામિક પર સક્રિય તત્વ બ્રેઝિંગ પદ્ધતિ દ્વારા સફળતાપૂર્વક તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, અને સંયુક્ત ઉત્કૃષ્ટ યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરે છે [33]. એ નોંધવું જોઈએ કે H₃BO₃ [34] અને પૃથ્વી તત્વો (Sc, La, Pr, Sm, Gd, Dy, Er, અને Yb) [35] ના નવા સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ પરંપરાગત Y₂O₃, La₂O₃ અને MgO કરતાં અલગ હતા. જો કે સુધારેલી પદ્ધતિઓ, નવા સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ, વધુ જટિલ પૃથ્વી તત્વો ડોપિંગ અને તાજા અન્વેષિત એપ્લિકેશન, વગેરે, વ્યાપકપણે વિકસિત કરવામાં આવી છે, એક વ્યવસ્થિત, લક્ષ્યાંકિત અને અદ્યતન સારાંશનો હજુ પણ અભાવ છે [11,13,36,37]. વધુમાં, કેટલીક વણઉકેલાયેલી સમસ્યાઓ અને AlON સિરામિક્સના નવા પડકારો તેમના વ્યાવસાયિક પ્રમોશન અને એપ્લિકેશનને અવરોધે છે. તેથી, આ લેખ તૈયારી પદ્ધતિઓ, સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ, સિન્ટરિંગ તકનીકો, પડકારો અને વિકાસની સંભાવનાઓના સંદર્ભમાં પારદર્શક એલોન સિરામિક્સની નવીનતમ અને જટિલ સમીક્ષા લે છે.


અંજીર 1

  અંજીર 1

    

                  કોષ્ટક 1 γ-AlON [14] ના ગુણધર્મો                          

પરિમાણભાવ
ઘનતા/(g·cm−3 )3.71
જાળી પેરામીટર/Å7.947
ગલનબિંદુ/°C2140
યંગ્સ મોડ્યુલસ/GPa323.6
શીયર મોડ્યુલસ/GPa130.4
માઇક્રોહાર્ડનેસ/GPa19.5
પોઈસન રેશિયો, μ0.24
બેન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ/MPa300.1 ± 34.5
થર્મલ વિસ્તરણ/°C−17.8×10−6
થર્મલ વાહકતા/(W·m−1 ·K−1 )12.6
રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (Λ=4.0 μm)/%1.66
અસ્થિભંગની કઠિનતા/(MPa·m1/2)2.0

AlON પાસે Fd3m [38,39] ના સ્પેસ જૂથ સાથે ક્યુબિક સ્પિનલ માળખું છે. ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. પ્રાયોગિક પરિણામો અને સૈદ્ધાંતિક પર આધારિત

1964 માં, બાઈનરીનો પ્રથમ તબક્કો ડાયાગ્રામAl₂O₃−AlN રચના LEJUS [43] દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી. પછી, MCCAULEY et al [44,45] એ ફિગ 1.013 [105] માં બતાવ્યા પ્રમાણે 2×44 Pa પર વહેતા નાઇટ્રોજન હેઠળ સ્યુડો-દ્વિસંગી Al₂O₃−AlN રચનાના વધુ સંપૂર્ણ તબક્કાના સંતુલન રેખાકૃતિની જાણ કરી. પ્રાયોગિક નિર્ધારણ, ગણતરીઓ ઉપરાંત, AlON ના અચળ એનિઓન સ્ટ્રક્ચર મોડેલનું સૂત્ર દ્વારા વર્ણન કરી શકાય છે. Al(64+x)/3V(8−x)/3O32−xNx, જ્યાં 2≤x≤5 [39−42]. જો કે, કેટલાક સંશોધકોએ પ્રાયોગિક ડેટા અને તબક્કા સંતુલન રેખાકૃતિ [36,46−49]ના ઉપલબ્ધ થર્મોડાયનેમિક ડેટાના આધારે AlON સ્થિરતા ક્ષેત્ર અને સ્યુડો-બાઈનરી Al₂O₃−AlN સિસ્ટમની ગણતરી કરવાનો પ્રયાસ કર્યો છે તેની ખાતરી કરવી મુશ્કેલ છે. . જો કે, પ્રયોગોમાં થઈ રહેલા તબક્કાનું વિભાજન હજુ પણ ઓછી પ્રાયોગિક માહિતીને કારણે સુધારી શકાતું નથી. 

અંજીર 2

અંજીર 2

તે જાણીતું છે કે સિરામિક્સમાં અનાજ, અનાજની સીમાઓ અને છિદ્રાળુતા વગેરેની વિશેષતા હોય છે (ફિગ. 3)[50,51]. અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, AlON સિરામિક્સ પાસે આઇસોટ્રોપિક ક્યુબિક જાળીનું માળખું છે, જે એક નોંધપાત્ર કારણ છે કે તે ઓપ્ટિકલી પારદર્શક હોઈ શકે છે. સિરામિક્સ પારદર્શક હોઈ શકે છે કે નહીં તે નિર્ધારિત કરવા માટે પ્રકાશ-સ્કેટરિંગ સ્ત્રોતોમાં છિદ્રાળુતા એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. ન્યૂનતમ છિદ્રાળુતા સૈદ્ધાંતિક ઘનતાના 99.9% કરતા વધારે હોવી જોઈએ, અને અનાજની સીમાઓ પરના છિદ્રોનું કદ પ્રકાશની તરંગલંબાઈ કરતા નાનું હોવું જોઈએ અથવા અસ્તિત્વમાં ન હોવું જોઈએ. અનાજની સીમાઓ સિરામિક્સમાં અનિવાર્ય હાજરી છે અને પારદર્શિતા પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. તેથી, ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા અનાજની સીમાઓ અને નાના અને સમાન કદના અનાજને ઉચ્ચ-પારદર્શકતા AlON સિરામિક્સ મેળવવાની અપેક્ષા છે. સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સિન્ટરિંગ દરમિયાન અવશેષ છિદ્રોને દૂર કરી શકે છે, પરંતુ તે સિરામિક્સ, ગૌણ તબક્કા અને સમાવિષ્ટોમાં પ્રકાશના નવા સ્કેટરિંગ કેન્દ્રોને જન્મ આપશે. બે મહત્વપૂર્ણ પ્રકાશ-સ્કેટરિંગ સ્ત્રોત તરીકે, છિદ્રાળુતા અને અનાજની સીમાઓ શક્ય તેટલી ઓછી થવી જોઈએ. શાહબાઝી એટ અલ [51] એ પારદર્શક સિરામિક્સ, પારદર્શિતા પરના અસરકારક પરિમાણો, મી થિયરી અને ફ્રેનહોફર સિદ્ધાંતનું વિગતવાર વર્ણન કર્યું.

FIG3

અંજીર 3 

આજની તારીખમાં, AlON પાવર અથવા AlON સિરામિક્સ તૈયાર કરવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓ નોંધવામાં આવી છે, જેમ કે ઘન-સ્થિતિ પ્રતિક્રિયા [18,52−55], Al₂O₃[19,56−61] માંથી કાર્બનાઇઝેશન પદ્ધતિ, રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન [21,62 ], અને sol−gel પદ્ધતિ [22,63]. મોટાભાગના અભ્યાસો ઊંચા તાપમાને Al₂O₃ અને AlN ની ઘન-સ્થિતિ પ્રતિક્રિયા અને Al₂O₃ ઘટાડા માટે કાર્બનીકરણ પદ્ધતિ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

ઘન-સ્થિતિ પદ્ધતિ એ ઘણા સંયોજનો તૈયાર કરવા માટે એક સરળ અને પરંપરાગત અભિગમ છે. ઊંચા તાપમાને ઘન-સ્થિતિની પ્રતિક્રિયાનો સૌથી મોટો ફાયદો એ છે કે કાચો માલ સહેલાઈથી મેળવી શકાય છે. AlON રચના માટે Al₂O₃ અને AlN ની પ્રતિક્રિયા 5AlN+9Al₂O₃→ Al₂₃O₂₇N₅[13,64] તરીકે વર્ણવી શકાય છે. અત્યંત શુદ્ધ Al₂O₃ અને AlN પાવર્સ બજારમાં ઉપલબ્ધ છે અને તેનો સીધો ઉપયોગ AlON શક્તિઓ અથવા તો અર્ધપારદર્શક AlON સિરામિક્સ બનાવવા માટે થઈ શકે છે. AlON સિરામિક્સની એક-પગલાની તૈયારી માત્ર સિન્ટરિંગની કિંમતને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકતી નથી પણ સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવાની સાથે સાથે મોટા પાયે ઉત્પાદન સરળતાથી પ્રાપ્ત કરી શકે છે. જો કે, પાઉડર એકીકૃત અથવા એકરૂપ રીતે મિશ્રિત થઈ શકે છે, પરિણામે AlON સિરામિક્સની નબળી પારદર્શિતા થાય છે. દરમિયાન, ઉચ્ચ શુદ્ધતા અલ્ટ્રાફાઇન AlN ખર્ચાળ છે, જે ઉત્પાદન ખર્ચમાં વધારો કરે છે. ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે. 4(a), MCCAULEY અને ORBIN [52] એ સૌપ્રથમ અર્ધપારદર્શક AlON ડિસ્ક તૈયાર કરી અને સ્યુડોર્ડિનરી Al₂O₃−AlN કમ્પોઝિશન સંયુક્ત સાથે AlON ના શુદ્ધ ઉચ્ચ-તાપમાન તબક્કાની રેખાકૃતિ રજૂ કરી. PATEL એટ અલ [65] દ્વારા પારદર્શક AlON સિરામિક્સ બનાવવા માટે લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. 27−30 mol.% ની રેન્જમાં α- Al₂O₃ સૌપ્રથમ AlN સાથે મિશ્ર કરવામાં આવ્યો હતો. પછી, બોલ મિલિંગ પછી મિશ્રણને ગોળીઓમાં દબાવવામાં આવ્યું હતું. ગોળીઓને 1950−2025 °C તાપમાને 10−60 મિનિટ માટે સિન્ટર કરવામાં આવી હતી અને આ તબક્કે સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપવા માટે આંશિક સામગ્રી પ્રવાહી તબક્કો બનાવી શકે છે. આગળ, સિસ્ટમનું તાપમાન 50−100 °C સુધી ઘટ્યું અને ઘનતા અને પારદર્શિતામાં વધુ સુધારો કરવા માટે તેને બીજા 8−20 કલાક માટે રાખવામાં આવ્યું. ચેન એટ અલ [૬૬] સૌપ્રથમ નાઇટ્રોજનમાં 66 °C પર શુદ્ધ AlON:Ce3+ પાવરના તબક્કાનું સંશ્લેષણ કર્યું, પછી સંપૂર્ણ ગાઢ અને પારદર્શક AlON:Ce1780+ સિરામિક્સ 3 °C માટે 1900 °C પર પ્રવાહી-તબક્કા-સહાયિત દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત થયા. (અંજીર. 4(a) અને (b)). AlON પાઉડર અને પછી અર્ધપારદર્શક AlON સિરામિક્સ તૈયાર કરવા માટે વપરાયેલી પદ્ધતિના પ્રત્યક્ષ સંશ્લેષણ ઉપરાંત એલોન સિરામિક્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે કાર્યરત નક્કર રાજ્ય દ્વારા. મુખ્ય પદ્ધતિ, LI એટ અલ [67] દ્વારા Al₂O₃ અને AlN પાઉડરનો ઉપયોગ આ પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે સિંગલ-ફેઝ કાચા માલને ઝડપથી સંશ્લેષણ કરવા માટે કાચા માલની ઓછી કિંમત અને સૌપ્રથમ ઘન-સ્થિતિ દ્વારા ઔદ્યોગિક AlON શક્તિઓ માટેની સંભવિતતા. પદ્ધતિ પછી, ઉત્પાદન. જો કે, સિન્ટરિંગની સ્થિતિ એ છે કે તૈયાર કરેલા AlON પાઉડરને ફાઇન કોમ્પ્લેક્સમાં ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવ્યા હતા, અને ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, મોલ AlON પાઉડરને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ છે. 4(d) અને (e). Al₂O₃ અને C નો ગુણોત્તર, અને AlON સરળતાથી પારદર્શક AlON સિરામિકનું ઉત્પાદન N2 પ્રેશર વિનાના Al₂O₃ અને AlN માં વિઘટન કરીને ઉચ્ચ તાપમાને પ્રાપ્ત દંડ AlON વાતાવરણને સિન્ટર કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. આ તમામ પાઉડર અને એલોનનું ઇન-લાઇન ટ્રાન્સમિટન્સ અશુદ્ધ એલોન પાઉડરમાં પરિણમી શકે છે. JIN એટ અલ [84.3] ખાતે સિરામિક 100% (d1 mm × 68 mm) જેટલું ઊંચું હતું, સૌપ્રથમ Al₂O₃ / 3.7 μm (ફિગ્સ. 4(f) અને (g)).

FIG4

અંજીર 4 

કાર્બોથર્મલ ઘટાડો અને નાઈટ્રિડેશન કાર્બોથર્મલ નાઈટ્રિડેશન મિશ્રણ ,અંજીરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 5(a−c). પ્રક્રિયા દરમિયાન, કાર્બન સ્તર (CRN) અભિગમનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ Al₂O₃ કણોની સપાટી પર ઉત્પાદન કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જે યામાગુચી દ્વારા એલોનના સંયોજનને મજબૂત રીતે મળી આવ્યો હતો અને 1959 [39] માં Al₂O₃ યાનાગીડાના સંકલન અને વૃદ્ધિને અટકાવ્યો હતો. CRN સૌથી વધુ કણો છે. છેલ્લે, 80 nm પર 2000% થી વધુ મહત્તમ ઇન-લાઇન ટ્રાન્સમિટન્સ સાથે પારદર્શક AlON સિરામિક્સ 1950 કલાક માટે 8 °C પર નાઇટ્રોજનમાં બે-પગલાંની કાર્બોથર્મલ નાઇટ્રિડેશન પદ્ધતિ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે (ફિગ. 5(d)). શાન એટ અલ [69] એ અહેવાલ આપ્યો છે કે બંને બિમોડલ (~1.1 μm અને ~2.2 μm) અને યુનિમોડલ (~1.1 μm) AlON પાઉડર સીઆરએન પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરેલ AlON પાવડરની બોલ મિલનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકાય છે ( અંજીર. 5(e) અને (f)). તેઓએ જોયું કે બિમોડલ પાર્ટિકલ સાઈઝ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન (PSD) સાથેનો AlON પાવડર સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઝડપી ઘનતા ધરાવે છે, અને ~82.1 nm પર 3600% સુધી ઇન્ફ્રારેડ ટ્રાન્સમિટન્સ સાથે ઉત્તમ પારદર્શક AlON સિરામિક્સ 1820 °C માટે 2.5 °C પર નાઇટ્રોજનમાં દબાણ રહિત સિન્ટર છે. (ફિગ. 5(જી))


FIG5

અંજીર 5

YUAN et al [70] દ્વારા સંયુક્ત પદ્ધતિ (ફિગ્સ. 6(a) અને (b)) દ્વારા ઝીણા અને શુદ્ધ γ-AlON પાવડર સફળતાપૂર્વક તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. તેઓએ AlON સિરામિક્સના ઉત્પાદન માટે γ-AlON પાવડરનો વધુ ઉપયોગ કર્યો અને તેમની યાંત્રિક શક્તિ (ફિગ્સ. 6(c−j)) [71] પર ટ્વીન લેમેલાની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. તેઓએ જોયું કે મોટા કદના AlON સિરામિક્સમાં સરેરાશ અનાજના કદમાં વધારા સાથે ટ્વીન લેમેલા અને સીમાઓ વધે છે, જેણે મોટા અનાજ સાથે પારદર્શક સિરામિક્સને વધારવા માટે આશાસ્પદ અભિગમ પૂરો પાડ્યો હતો. 

અત્યાર સુધી, એલોન પાવડર અથવા સિરામિક્સને સંશ્લેષણ કરવા માટે અન્ય પદ્ધતિઓ પણ અન્વેષણ કરવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, ASPAR એટ અલ [62] રાસાયણિક વરાળના સંચય દ્વારા એમોનિયા, ટ્રાઈમેથાઈલ-એલ્યુમિનિયમ અને નાઈટ્રસ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને AlON સંયોજન તૈયાર કરે છે (સીવીડી) પદ્ધતિ. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે હાજર CO ના જથ્થામાં ફેરફાર કરીને તાપમાન અને દબાણ સંતુલન રચનાઓ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. IRENE એટ અલ [21] એ પણ સિલિકોન પર AlxOyNz ફિલ્મો બનાવવા માટે CVD પદ્ધતિ લાગુ કરી. અગત્યની રીતે, NH₃/CO₂ ગેસના ગુણોત્તર અને તૈયારીના તાપમાનને સમાયોજિત કરીને તબક્કાને નિયંત્રિત કરી શકાય છે KIM એટ અલ [72] એ અલ-ઓન સિસ્ટમ મેળવવા માટે નીચા-તાપમાન સોલ-જેલ આધારિત અભિગમ વિકસાવ્યો છે, જો કે તેને નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયામાં હાઇડ્રેજિનનું નાઇટ્રાઇડ પુરોગામી. તેમની વધુ તપાસમાં કેટલાક અન્ય નાઈટ્રાઈડિંગ એજન્ટોની શોધ કરવામાં આવી હતી. KIKKAWA એટ અલ [73] એ ઓક્સાઈડ પુરોગામી એમોનિયા નાઈટ્રિડેશન દ્વારા AlON બનાવ્યું, જે એલ્યુમિનિયમ નાઈટ્રેટ સાથે ગ્લાયસીન જેલને પેપ્ટાઈઝ કરીને બનાવવામાં આવ્યું હતું. વધુમાં, થર્મલ નાઇટ્રોજન પ્લાઝ્મામાં એમોનિયા અને હવા સાથે અલ પાઉડરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અનુસાર AlON નેનોપાવડરનું સંશ્લેષણ કરવા માટે પ્લાઝ્મા રિએક્ટર તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે [૭૪] તૈયાર નેનો-પાઉડરના તબક્કા, રાસાયણિક અને વિખેરવાની રચનાઓ સાથે સંબંધ ધરાવે છે. પ્લાઝ્મા પ્રક્રિયા પરિમાણો અને રિએક્ટર ડિઝાઇન.

ઉચ્ચ-પારદર્શકતા એલોન સિરામિક્સ મેળવવા માટે, સિન્ટરિંગ દરમિયાન અવશેષ છિદ્રોને દૂર કરવા માટે સિન્ટરિંગ ઉમેરણો ઉમેરવા જોઈએ, જે પ્રકાશનું સ્કેટરિંગ સેન્ટર છે. આજકાલ, AlON માટે વિવિધ સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ, જેમ કે Y₂O₃, La₂O₃, MgO, SiO₂, અને CaCO₃, વ્યાપકપણે તપાસવામાં આવી છે [67−69,75−80]. સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સના પ્રકારો અનુસાર, અમે કોષ્ટક 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, વિવિધ સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ સાથે એલઓન સિરામિક્સના લાક્ષણિક પારદર્શિતા પરિણામોનો સારાંશ આપ્યો. ઉદાહરણ તરીકે, શાન એટ અલ [69] એ અહેવાલ આપ્યો કે એલોન સિરામિકનું ઇન-લાઇન ટ્રાન્સમિટન્સ (3. જાડાઈમાં mm) 82.1 wt.% Y₂O₃ સાથે 3600 nm ની તરંગલંબાઈ પર 0.5% છે. SiO₂ ને સૌપ્રથમ AlON સિરામિક (ફિગ. 7(b)) [76] માટે સિન્ટરિંગ એડિટિવ તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવ્યું હતું. તેઓએ શોધી કાઢ્યું કે AlON સિરામિકનું ઇન-લાઇન ટ્રાન્સમિટન્સ 86 nm પર 3.5% (જાડાઈમાં 2000 mm) સુધીનું છે અને 0.15−0.55 wt.% SiO2 સાથે એડિટિવ સાંદ્રતા પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી. કેટલાક સંશોધકોએ ઉચ્ચ-પારદર્શક એલોન સિરામિક્સ બનાવવા માટે બે પ્રકારના સિન્ટરિંગ એડિટિવનો ઉપયોગ કર્યો હતો. WANG એટ અલ [81] એ 0.12wt.% Y₂O₃−0.09wt.% La₂O₃ 80.3 nm (a) 2 પર 400% (જાડાઈમાં 7 mm) નું ટ્રાન્સમિટન્સ પ્રાપ્ત કરીને, AlON સિરામિક્સ માટે સહ-ઉમેરણો તરીકે ઉપયોગ કરે છે. . તેઓએ અહેવાલ આપ્યો કે Y₃+ અને La₃+ અનાજની વૃદ્ધિ પર સિનર્જીસ્ટિક અસર ધરાવે છે અને Y₃+ અનાજની સીમાની ગતિશીલતામાં સુધારો કરે છે અને અનાજની વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે જ્યારે La₃+ અનાજની વૃદ્ધિને અટકાવે છે. જિન એટ અલ [68] સિન્ટર્ડ એલોન સિરામિક્સ દબાણ વિના ત્રણ પ્રકારના સિન્ટરિંગ ઉમેરણોનો ઉપયોગ કરે છે, જે 0.1 wt.% MgO, 0.08 wt.% Y₂O₃, અને 0.025 wt.% La₂O₃ દ્વારા સંયોજિત થાય છે, અને %81t ટ્રાન્સમિટ (%1t) માં હાંસલ કરે છે. જાડાઈ) 1100 એનએમ પર. તાજેતરમાં, Y₂O₃−La₂O₃− MnO ની તપાસ વાંગ એટ અલ [81] (ફિગ. 7(d)) ​​દ્વારા પારદર્શક એલોન સિરામિક્સ બનાવવા માટે સંયુક્ત સિન્ટરિંગ એડિટિવ તરીકે કરવામાં આવી હતી. એલોનમાં સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સની દ્રાવ્યતા મર્યાદાનો અભ્યાસ મિલર અને કેપલાન [82] દ્વારા સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ પર માઉન્ટ થયેલ તરંગલંબાઇ ડિસ્પર્સિવ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યો હતો. તેઓએ શોધી કાઢ્યું કે 1870 °C પર AlON માં La, Y, અને Mg ની દ્રાવ્યતા મર્યાદા અનુક્રમે (498±82)×10−6, (1775±128)×10−6, અને >4000×10−6 હતી. 


FIG7

અંજીર 6

Y₂O₃, La₂O₃, અને MgO ના પરંપરાગત સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ ઉપરાંત, H₃BO₃ આધારિત ટર્નરી કમ્પોઝિટ [34] અને પૃથ્વી તત્વો [35] ના નવા સિન્ટરિંગ ઉમેરણોની પણ તપાસ કરવામાં આવી હતી. ફિગમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે. 8(a) અને (b), વિવિધ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો (Sc, La, Pr, Sm, Gd, Dy, Er, અને Yb) નું અનુક્રમે પારદર્શક એલોન સિરામિક્સ માટે સિન્ટરિંગ એડિટિવ તરીકે વ્યવસ્થિત રીતે સંશોધન કરવામાં આવ્યું હતું. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે 0.1 wt.% Pr-નાઈટ્રેટ સાથે AlON સિરામિક્સે બે-સ્ટેપ પ્રેશરલેસ સિન્ટરિંગ (ફિગ. 80(c)) દ્વારા ~8% નું સૌથી વધુ ટ્રાન્સમિટન્સ રજૂ કર્યું છે, જે દર્શાવે છે કે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો આશાસ્પદ વૈકલ્પિક સિન્ટરિંગ હોઈ શકે છે. ઉમેરણ તાજેતરમાં જ, Y₂O₃−MgAl₂O₄−H₃BO₃ નો કો-સિન્ટરિંગ એડિટિવ તરીકે ઉપયોગ કરીને, YANG એટ અલ [34] એ 81% (જાડાઈમાં 4 mm) ના ટ્રાન્સમિટન્સ સાથે 600 nm પર H⃂⃂ BO ની એક-પગલાની પુનઃસક્રિયતા સાથે AlON સિરામિક મેળવ્યું. સામગ્રી 0.12 wt.% હતી (ફિગ. 8(ડી)). 


FIG8

અંજીર 7


      કોષ્ટક 2 વિવિધ સિન્ટરિંગ ઉમેરણો સાથે AlON સિરામિક્સના પારદર્શિતા પરિણામો

સિન્ટરિંગ એડિટિવનો પ્રકારY₂O₃ સામગ્રી/wt.%La₂O₃ સામગ્રી/wt.%MgO સામગ્રી/ wt.%SiO₂ સામગ્રી/ wt.%CaCO₃ સામગ્રી/ wt.%તરંગલંબાઇ/nmટ્રાન્સમિટન્સ/%જાડાઈ/મીમીરેફ.
1



0.15 − 0.55
2000863.5[76]




0.43700853[79]
0.5



370084.31[67]
0.5



360082.13[69]

0.02


110074.64.2[75]
20.120.09


40080.32[80]
0.4
0.25

200086.11[78]
0.05
0.2

2000841.5[77]
30.080.0250.1

1100811[68]


સિન્ટરિંગ પહેલાં, એલોન પાઉડરની લીલા ગોળીઓ સામાન્ય રીતે સૂકી પ્રક્રિયા દ્વારા રચાય છે, જેમાં દબાણ હેઠળ એક અક્ષીય પ્રેસ અને ઠંડા આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસનો સમાવેશ થાય છે, અથવા જેલ-કાસ્ટિંગ [8,63,83] સહિત ભીની પ્રક્રિયા દ્વારા. એલોન સિરામિક્સ તૈયાર કરવા માટે ઘણી સિન્ટરિંગ તકનીકોની શોધ કરવામાં આવી છે, જેમ કે દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ [56,58,67,68,77,79], વેક્યુમ સિન્ટરિંગ [65], હોટ-પ્રેસ [84], માઇક્રોવેવ સિન્ટરિંગ [85,86], સ્પાર્ક પ્લાઝ્મા સિન્ટરિંગ [87−89] અને ગરમ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ [75,76,78,90,91]. AlON સિરામિકની સામાન્ય તૈયારી પદ્ધતિઓના ફાયદા અને ગેરફાયદા કોષ્ટક 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ એ સૌથી પરંપરાગત સિન્ટરિંગ તકનીક છે અને વિવિધ કદ અને આકારો સાથે AlON સિરામિક્સના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે ખર્ચ-અસરકારક છે. જો કે, ઉચ્ચ-પારદર્શક એલોન સિરામિક્સ મેળવવા માટે ઉચ્ચ સિન્ટરિંગ તાપમાન, લાંબો સિન્ટરિંગ સમય અને સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સની સામાન્ય રીતે આવશ્યકતા છે. LI એટ અલ [67] એ ગ્રેફાઇટ ભઠ્ઠીમાં વહેતા N100 વાતાવરણ હેઠળ 1 કલાક માટે 1950 °C પર દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ દ્વારા d12 mm × 2 mm ના પરિમાણો સાથે પારદર્શક AlON સિરામિક્સની આર્જ નંબરની જાણ કરી. AlON સિરામિક (જાડાઈમાં 1 mm) નું ઇન-લાઇન ટ્રાન્સમિટન્સ 84.3 wt.% Y₂O₃ સાથે 3.7 μm તરંગલંબાઇ પર 0.5% છે. વેક્યુમ સિન્ટરિંગ એ સિરામિક્સમાંથી ગેસ દૂર કરવા માટે અસરકારક સિન્ટરિંગ તકનીક છે [92]. પટેલ એટ અલ [65] એ કાચા માલ તરીકે ઉચ્ચ-શુદ્ધતા Al2O3 અને AlN શક્તિઓનો ઉપયોગ 2000 °C પર અર્ધપારદર્શક એલોન સિરામિક્સને 8 કલાક માટે અને 32 MPa પ્રેશર પર હોટ-પ્રેસ હેઠળ, 1900 °C પર 8 કરતાં વધુ સમય માટે કરવામાં આવે છે. શૂન્યાવકાશમાં h. હોટ-પ્રેસ (HP) સિન્ટરિંગનો ઉપયોગ શક્તિઓની ગતિને વેગ આપવા માટે અક્ષીય દબાણ લાગુ કરવા અને પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને ગ્રીન પેલેટને સંપૂર્ણ ગાઢ બનાવવા માટે કરી શકાય છે. પરંતુ એચપી સિન્ટરિંગ મોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય નથી, અને ઉત્પાદનની કિંમત ઊંચી છે, અને અશુદ્ધિઓ અને ખામીઓ અનિવાર્યપણે રજૂ કરી શકાય છે. કાર્બન દૂષણને દૂર કરવા માટે એન્નીલિંગ પછીની પ્રક્રિયા જરૂરી છે [8]. TAKEDA અને હોસાકા [84] એ 1900 °C તાપમાને 1 કલાક અને 20 MPa દબાણ હેઠળ પારદર્શક λ-AlON સિરામિક મેળવ્યું. માઇક્રોવેવ સિન્ટરિંગમાં ઉચ્ચ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા, ખર્ચ બચત, નીચા સિન્ટરિંગ તાપમાન, મજબૂત પ્રતિક્રિયા અને સિન્ટરિંગ દર. માઇક્રોવેવ પ્રક્રિયામાં, રૂપાંતરિત માઇક્રોવેવ ઊર્જા નમૂનાના જથ્થામાં જ ગરમ થઈ શકે છે. ચેંગ એટ અલ [૮૫] એ નારાજગી વ્યક્ત કરી હતી કે માઇક્રોવેવ પ્રક્રિયા દરમિયાન 85 કલાક માટે 1800 °C પર સિન્ટર થયેલ AlON કુલ ટ્રાન્સમિશન 1% છે. સ્પાર્ક પ્લાઝ્મા સિન્ટરિંગ (એસપીએસ), જેને પલ્સ્ડ ઇલેક્ટ્રિક કરંટ સિન્ટરિંગ પણ કહેવાય છે, તેના ટૂંકા સિન્ટરિંગ સમય અને દબાણ હેઠળ સ્પંદિત ડીસીની સહાયથી નીચા તાપમાનને કારણે દંડ અનાજ સાથે ગાઢ પારદર્શક સિરામિક્સનો અનુભવ કરી શકે છે. તેથી, અનાજની વૃદ્ધિ ઘટાડી શકાય છે. SHAN એટ અલ [60] એ SPS દ્વારા 87 °C ના નીચા તાપમાને અને 1600 MPa ના દબાણ હેઠળ 50−250 °C/મિનિટના ઝડપી હીટિંગ દરે ઉચ્ચ-પારદર્શક AlON સિરામિક્સનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. મેળવેલ AlON સિરામિક્સ (જાડાઈમાં 60 mm) નું મહત્તમ ટ્રાન્સમિટન્સ 1.4% છે. 


FIG8

અંજીર 8


કોષ્ટક 3 AlON સિરામિકની સામાન્ય તૈયારી પદ્ધતિઓના ફાયદા અને ગેરફાયદા

તૈયારી પદ્ધતિફાયદોગેરલાભ
દબાણ રહિત સિન્ટરિંગસરળ પ્રક્રિયા, મોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય, સાધનોની ઓછી આવશ્યકતા અને ઉચ્ચ ઉત્પાદનઓછી ઉર્જા કાર્યક્ષમતા, અને લાંબો સિન્ટરિંગ સમય
વેક્યુમ સિન્ટરિંગસરળ પ્રક્રિયા, મોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય, સાધનોની ઓછી આવશ્યકતા અને ઉચ્ચ ઉત્પાદનઓછી ઉર્જા કાર્યક્ષમતા, અને લાંબો સિન્ટરિંગ સમય
સ્પાર્ક પ્લાઝ્મા સિન્ટરિંગઉચ્ચ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા, નીચા સિન્ટરિંગ તાપમાન, ટૂંકા સિન્ટરિંગ સમય અને ખર્ચ બચતમોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય નથી, સાધનસામગ્રીની ઊંચી જરૂરિયાત અને ઓછું આઉટપુટ
માઇક્રોવેવ સિન્ટરિંગઉચ્ચ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા, નીચા સિન્ટરિંગ તાપમાન, ટૂંકા સિન્ટરિંગ સમય અને ખર્ચ બચતમોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય નથી, સાધનસામગ્રીની ઊંચી જરૂરિયાત અને ઓછું આઉટપુટ
હોટ-પ્રેસ સિન્ટરિંગઉચ્ચ પ્રસારણ, ઉચ્ચ ઘનતા અને ઓછા અવશેષ છિદ્રોમોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય નથી, સાધનોની ઊંચી જરૂરિયાત, ઓછું આઉટપુટ, જટિલ પ્રક્રિયા અને ઊંચી કિંમત
હોટ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગઉચ્ચ પ્રસારણ, ઉચ્ચ ઘનતા અને ઓછા અવશેષ છિદ્રોમોટા અને જટિલ નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય નથી, સાધનોની ઊંચી જરૂરિયાત, ઓછું આઉટપુટ, જટિલ પ્રક્રિયા અને ઊંચી કિંમત


 ગરમ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ (હિપ) સિરામિક્સ [8,11,93,94] માં અવશેષ છિદ્રોને આખરે ઘટાડીને મહત્તમ ઘનતા અને ઉચ્ચ-અંતની ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમિટિંગ સિરામિક્સ પ્રાપ્ત કરવા માટેની સૌથી શક્તિશાળી સિન્ટરિંગ તકનીક છે. ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ દરમિયાન, HIP સાધનોને આઇસોસ્ટેટિક ગેસ પ્રેશર દ્વારા લાગુ કરી શકાય છે. આકૃતિ 9 HIP [8,95] દ્વારા છિદ્ર દૂર કરવા માટે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર મોડેલનું યોજનાકીય રેખાકૃતિ દર્શાવે છે. સામાન્ય રીતે, અન્ય સિન્ટરિંગ તકનીકો દ્વારા અવશેષ છિદ્રોને દૂર કરવું નોંધપાત્ર રીતે મુશ્કેલ છે. અવશેષ છિદ્રોને દૂર કરવા અને સૈદ્ધાંતિક મૂલ્યની ખૂબ નજીક ઘનતા અને ટ્રાન્સમિટન્સ વધારવા માટે વધારાની HIP પ્રક્રિયા જરૂરી છે. 


FIG9

અંજીર 9


આ કાર્યને જિઆંગસી પ્રાંતીય પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાન ફાઉન્ડેશન, ચાઇના (નં. 20192BAB216009), હુનાન પ્રાંત, ચાઇના (નં. 2019WK2051) ના વિજ્ઞાન અને તકનીકી આયોજન પ્રોજેક્ટ અને ચાંગશા, હુનાન, ચીન (નં. kh2003023).






સ્થાન
ACME Xingsha Industrial Park, East Liangtang Rd. , ચાંગશા શહેર, હુનાન
ફોન
+ 86-151 7315 3690(જેસી મોબાઈલ)
E-mail
overseas@sinoacme.cn
WhatsApp
+ 86 151 1643 6885
અમારા વિશે

1999 માં સ્થપાયેલ, ACME (એડવાન્સ્ડ કોર્પોરેશન ફોર મટિરિયલ્સ એન્ડ ઇક્વિપમેન્ટ્સ) 100,000 m2 વિસ્તાર સાથે, Xingsha Industrial Park માં સ્થિત છે. ACME એ નવી સામગ્રી અને ઉર્જા માટે ઇન્ડસ્ટ્રી હીટિંગ ઇક્વિપમેન્ટના ઉત્પાદનમાં વિશિષ્ટ હાઇ-ટેક એન્ટરપ્રાઇઝ છે.ગોપનીયતા નીતિ | નિયમો અને શરત

અમારો સંપર્ક કરો
સામગ્રી અને સાધનો માટે અદ્યતન કોર્પોરેશન| સાઇટમેપ