0,1 mm:n zirkoniumoksidihelmet nanoteknologian sovelluksiin

Halkaisijaltaan 0,1 mm:n zirkoniumoksidihelmet ovat olennainen osa nanoteknologian sovelluksia, jotka vaativat tarkkuushiontaa, sillä ne tarjoavat poikkeuksellisen hyvän kulumiskestävyyden, kontaminaatiovapaan hiomavälineen ja tukevat hiukkaskokojen tasaisuutta esimerkiksi elektroniikka-, lääke- ja puolijohdeteollisuudessa.

Nämä Yttria-stabiloidusta zirkoniumoksidista valmistetut jauhatushelmet on suunniteltu käytettäväksi Carl Rothin näytteenottolaitteissa ja useimmissa mekaanisissa homogenisaattoreissa, ja ne tarjoavat paremman turvallisuuden, suuremman kestävyyden, pienemmän energiankulutuksen ja pienemmän kontaminaatioriskin kuin lasihelmet ja teräspallot.

Nanohiukkasten jauhaminen

Tarkkuus on olennaisen tärkeää, kun materiaalia pienennetään nanotasolle, jotta tulokset olisivat johdonmukaisia ja toistettavia. Hiukkasten hallinta johtaa tuotteiden suurempaan tasalaatuisuuteen, pienempiin valmistuskustannuksiin, kestävämpiin ja tehokkaampiin lääkkeisiin, elinvoimaisempiin maaleihin ja musteisiin sekä vahvempiin teollisuusmateriaaleihin.

Nanohiukkasten tuottamistekniikat vaihtelevat alhaalta ylöspäin suuntautuvasta synteesistä ja form-in-place-muotoilusta sekä ylhäältä alaspäin suuntautuvista prosesseista, kuten hionnasta tai jyrsinnästä. Valitettavasti kaikki jauhatustekniikat eivät tarjoa riittävää tarkkuutta hiukkaskokojakauman ja morfologian suhteen.

Zirkoniumoksidimikrokehät on suunniteltu erityisesti nanohiukkasten hiontaan, ja niissä on paras tasapaino kovuuden, kemiallisen vakauden ja kulutuskestävyyden välillä. Verrattuna lasi-, teräs- tai alumiinioksidihelmiin zirkoniumoksidihelmet tarjoavat suuremman murskauslujuuden, minimaalisen kontaminaation pitkäaikaisissa jauhatusjaksoissa ja pysyvän suorituskyvyn pysyvyyden.

Pienet zirkoniumoksidihelmet eivät ainoastaan takaa tasaista jauhinkokoa ja hiukkasjakaumaa, vaan ne voivat myös lyhentää käsittelyaikoja merkittävästi. Esimerkiksi Mixer Mill MM 500 vario -myllyyn mahtuu jopa 50 2 ml:n injektiopulloa solujen hajotussovelluksia, kuten DNA:n/RNA:n uuttamista varten; tämä lyhentää merkittävästi näihin toimenpiteisiin tarvittavia käsittelyaikoja ja lisää samalla tuottavuutta. Lisäksi niiden alhainen kulumisaste tarkoittaa, että niitä voidaan käyttää pitkiä aikoja haluttujen partikkelikokojen saavuttamiseksi.

Keraamiset monikerroskondensaattorit (MLCC)

MLCC:t ovat nykyaikaisen elektroniikan olennaisia komponentteja, jotka tarjoavat suuria kapasitanssiarvoja pienessä koossa. Niiden alhaisen ekvivalenttisen sarjavastuksen (ESR) ja lämpötilavakavuuden ansiosta niitä käytetään laajalti virtalähteen irrotuksessa, kohinasuodatuksessa ja RF-piirisovelluksissa (radiotaajuus). Ne on valmistettu useista vuorottelevista keraamisista ja metallisista kerroksista, joiden dielektriset paksuudet vaihtelevat ja vaikuttavat niiden kapasitanssiarvoon ja nimellisjännitearvoon.

Valmistusprosessit aloitetaan luomalla keraaminen liete, joka koostuu paraelektristen tai ferrosähköisten keraamisten materiaalien hienoksi jauhetuista rakeista, jotka on sekoitettu sideaineeseen ja liuottimeen. Zirkoniumoksidihelmillä on tärkeä rooli jauhamis- ja dispergointiprosesseissa, jotta voidaan taata, että halkaisijaltaan submikroniset tai nanokokoiset hiukkaset ovat mukana tässä seoksessa.

Kun liete on sekoitettu perusteellisesti, se valetaan kuivaksi keraamiseksi teipiksi, leikataan neliönmuotoisiksi paloiksi, joita kutsutaan levyiksi, ja pinotaan sitten päällekkäin, jotta ne voidaan tulostaa metallielektrodeilla käyttäen seulapainatusta (samanlainen kuin T-paitojen painatus) T-paitojen seulapainatuksen kaltaisia prosesseja; lopuksi ne puristetaan yhteen ja sintrataan yhteen kerroksiksi, jotta ne voidaan painaa yhteen ja sintrata.

Kun sintraus on päättynyt, MLCC:lle tehdään tiukat testit sen kapasiteetin, nimellisjännitteen ja muiden ominaisuuksien osalta. Jos se onnistuu näissä arvioinneissa, se voidaan myydä valmiina tuotteena; lyijylliset vaihtoehdot soveltuvat erinomaisesti manuaaliseen kokoonpanoon, kun taas SMD-muunnokset voidaan integroida automatisoituihin tuotantolinjoihin.

Nestekidenäytön (LCD) pigmentit

LCD-näytöt ovat viime vuosikymmenen aikana kasvattaneet nopeasti suosiotaan ja korvanneet katodisädeputkinäytöt (CRT) niin älypuhelimissa, tableteissa kuin digitaalikelloissa. Niiden tekniikkaan kuuluu nestekiteen sijoittaminen kahden lasialustan väliin, jota ohjataan elektrodeilla, jotka muuttavat sen linjausta muuttamalla valon kulkua sen läpi. Yleensä ne on valmistettu indiumtinaoksidista, joka on erinomainen johtamisominaisuuksiensa vuoksi.

Elektrodien jännitteen perusteella tietyt nestekiteet, jotka tunnetaan nimellä twisted nematics, voidaan saada purkautumaan, jolloin ne estävät tai päästävät läpi polarisoitunutta valoa eriasteisesti ja luovat kuvia yhdistämällä punaisia, vihreitä ja sinisiä alipikseleitä värituotantoa varten näytölle.

Väriaineilla on tässä prosessissa keskeinen rooli, sillä ne määrittävät sekä kromaattisen tarkkuuden että tehokkuuden LCD-pigmenttien osalta, joita käytetään LCD-näyttöjä värjäävien LCD-suodattimien muodostamiseen. Viimeaikaiset innovaatiot molekyylisuunnittelussa ovat antaneet valmistajille mahdollisuuden käyttää väriaineita, joilla on parempi lämpöstabiilisuus ja prosessoitavuus, mikä mahdollistaa ohuemman suodatinrakenteen tinkimättä väriskaalasta tai kontrastisuhteista.

Molekyylisuunnittelun parannukset mahdollistavat myös energiatehokkuuden parantamisen pienentämällä nestekidenäyttöpaneelien virrankulutusta, mikä vähentää sekä sähköntarvetta että hiilidioksidipäästöjä. Tämä hyöty on erityisen merkittävä, kun otetaan huomioon, että mobiililaitteiden akun kesto on usein tärkeä näkökohta.

Kemiallinen mekaaninen kiillotus (CMP)

Zirkoniumoksidihelmet tarjoavat tarkkuushiontaratkaisuja moniin teollisiin sovelluksiin lääketeollisuudesta ja maalien tuotannosta muovin kierrätykseen. Niiden tasainen suspensio ja hieno partikkelikoko auttavat saavuttamaan tasaisen pigmenttijakauman lopputuotteissa, mikä parantaa entisestään laadunvalvontaa. Lisäksi zirkoniumoksidihelmet vähentävät energiankulutusta jauhatusprosessien aikana, mikä auttaa yrityksiä täyttämään ympäristönormit ja samalla alentamaan käyttökustannuksia.

CMP (kemiallinen mekaaninen kiillotus) on välttämätön prosessi, jota käytetään puolijohteiden valmistuksessa virheettömien pintojen tuottamiseksi kiekkoihin. Menetelmässä käytetään eri voimamääriä alaspäin ja painetaan samalla kemikaaleja ja hiomahiukkasia sisältävää pyörivää tyynyä vasten. Menestys riippuu viime kädessä hiukkasten koosta, jakaumasta, materiaalin koostumuksesta ja kiillotusliuoksen kemiallisesta koostumuksesta.

Asiakkaan vaatimukset edellyttivät, että heidän ceriumoksidin (CeO2) kiillotuslietteensä täytti 50 nm:n D50-arvon ja alle 10 ppm:n metallikontaminaation 7 nm:n logiikkakiekkojen kiillotusta varten. Tämän vaatimuksen täyttämiseksi 0,1 mm:n kokoiset zirkoniumoksidihelmet jauhettiin suljetulla helmimyllyllä, minkä jälkeen ne suodatettiin 0,22 m:n kalvosuodattimien läpi suurempien helmien suodattamiseksi.

Lisäksi liete käsiteltiin sitruunahapolla hivenmetallien kelatoimiseksi ja saastumisen estämiseksi. Lopullisen kiillotuslietteen D50-arvo oli 50 nm, ja kiillotetun pinnan sameusaste oli alhainen ja virheiden sietokyky korkea, mikä vastasi asiakkaan laatuvaatimuksia.