Bubuk Nano Zirkonia: Material Baru untuk “Di Balik” Ponsel 5G

Sumber: Science and Technology Daily: Proses produksi bubuk zirkonia secara tradisional akan menghasilkan limbah dalam jumlah besar, terutama limbah air alkali berkonsentrasi rendah yang sulit diolah, sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan yang serius. Penggilingan bola berenergi tinggi merupakan teknologi penyiapan material yang hemat energi dan efisien, yang dapat meningkatkan kekompakan dan dispersibilitas keramik zirkonia serta memiliki prospek aplikasi industri yang baik. Dengan hadirnya teknologi 5G, ponsel pintar diam-diam mengubah "peralatan" mereka sendiri. Komunikasi 5G menggunakan spektrum di atas 3 gigahertz (Ghz), dan panjang gelombang milimeternya sangat pendek. Jika ponsel 5G menggunakan backplane logam, maka akan sangat mengganggu atau melindungi sinyal. Oleh karena itu, material keramik dengan karakteristik tidak ada pelindung sinyal, kekerasan tinggi, persepsi kuat, dan kinerja termal yang sangat baik yang mendekati material logam secara bertahap telah menjadi pilihan penting bagi perusahaan ponsel untuk memasuki era 5G. Bao Jinxiao, seorang profesor di Universitas Sains dan Teknologi Mongolia Dalam, mengatakan kepada wartawan bahwa sebagai bahan non-logam anorganik yang penting, bahan keramik baru telah menjadi pilihan terbaik untuk bahan papan belakang telepon pintar. Di era 5G, papan belakang telepon seluler perlu segera ditingkatkan. Wang Sikai, manajer umum Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (selanjutnya disebut sebagai Jingtao Zirconium Industry), mengatakan kepada wartawan bahwa menurut data yang dirilis oleh Counterpoint, sebuah lembaga penelitian terkenal di dunia, pengiriman telepon pintar global akan mencapai 1,331 miliar unit pada tahun 2020. Dengan meningkatnya permintaan untuk keramik zirkonia yang digunakan dalam papan belakang telepon seluler, teknologi R&D dan persiapannya juga telah menarik banyak perhatian. Sebagai bahan keramik baru dengan konten teknis yang sangat tinggi, bahan keramik zirkonia dapat kompeten untuk lingkungan kerja yang keras yang tidak kompeten untuk bahan logam, bahan polimer, dan sebagian besar bahan keramik lainnya. Sebagai bagian struktural, produk keramik zirkonia telah diaplikasikan di banyak industri seperti energi, kedirgantaraan, permesinan, otomotif, perawatan medis, dll., dan konsumsi tahunan global lebih dari 80.000 ton. Dengan hadirnya era 5G, perangkat keramik telah menunjukkan keunggulan teknologi yang lebih besar dalam pembuatan papan belakang ponsel, dan keramik zirkonia memiliki prospek pengembangan yang lebih luas. “Kinerja keramik zirkonia secara langsung bergantung pada kinerja serbuk, sehingga mengembangkan teknologi persiapan serbuk berkinerja tinggi yang dapat dikontrol, telah menjadi mata rantai paling penting dalam persiapan keramik zirkonia dan pengembangan perangkat keramik zirkonia berkinerja tinggi. “Wang Sikai berkata terus terang. Metode penggilingan bola berenergi tinggi hijau sangat dicari oleh para ahli. Produksi domestik bubuk nano zirkonia sebagian besar mengadopsi proses kimia basah, dan oksida tanah jarang digunakan sebagai penstabil untuk memproduksi bubuk nano zirkonia. Proses ini memiliki karakteristik kapasitas produksi yang besar dan keseragaman komponen kimia produk yang baik, tetapi kerugiannya adalah sejumlah besar limbah akan dihasilkan dalam proses produksi, terutama sejumlah besar air limbah alkali konsentrasi rendah yang sulit diolah, dan jika tidak ditangani dengan benar, akan menyebabkan polusi serius dan kerusakan pada lingkungan ekologis. “Menurut survei, dibutuhkan sekitar 50 ton air untuk memproduksi satu ton bubuk keramik zirkonia yang distabilkan oleh itria, yang akan menghasilkan sejumlah besar air limbah, dan pemulihan serta pengolahan air limbah akan sangat meningkatkan biaya produksi. “Kata Wang Sikai. Dengan peningkatan undang-undang perlindungan lingkungan Tiongkok, perusahaan yang menyiapkan bubuk nano zirkonia dengan metode kimia basah menghadapi kesulitan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Oleh karena itu, ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan teknologi persiapan bubuk nano zirkonia yang ramah lingkungan dan berbiaya rendah. “Dengan latar belakang ini, telah menjadi pusat penelitian untuk menyiapkan bubuk nano zirkonia dengan proses produksi yang lebih bersih dan konsumsi energi yang lebih rendah, di antaranya metode penggilingan bola berenergi tinggi adalah yang paling dicari oleh kalangan ilmiah dan teknologi. “Novel Bao Jin. Penggilingan bola berenergi tinggi mengacu pada penggunaan energi mekanik untuk menginduksi reaksi kimia atau untuk menginduksi perubahan dalam struktur dan sifat material, sehingga dapat menyiapkan material baru. Sebagai teknologi baru, jelas dapat mengurangi energi aktivasi reaksi, memperbaiki ukuran butiran, sangat meningkatkan keseragaman distribusi partikel bubuk, meningkatkan kombinasi antarmuka antara substrat, mendorong difusi ion padat dan menginduksi reaksi kimia suhu rendah, sehingga meningkatkan kekompakan dan dispersibilitas material. Ini adalah teknologi persiapan material yang hemat energi dan efisien dengan prospek aplikasi industri yang baik. Mekanisme pewarnaan yang unik menciptakan keramik berwarna-warni. Di pasar internasional, material bubuk nano zirkonia telah memasuki tahap pengembangan industri. Wang Sikai mengatakan kepada wartawan: “Di negara-negara maju dan kawasan seperti Amerika Serikat, Eropa Barat dan Jepang, skala produksi bubuk nano zirkonia besar dan spesifikasi produk relatif lengkap. Terutama perusahaan multinasional Amerika dan Jepang, memiliki keunggulan kompetitif yang jelas dalam paten keramik zirkonia. Menurut Wang Sikai, saat ini, industri manufaktur keramik baru Tiongkok berada dalam tahap perkembangan pesat, dan permintaan bubuk keramik meningkat dari tahun ke tahun, sehingga semakin mendesak untuk mengembangkan proses produksi zirkonia nanometer baru. Dalam dua tahun terakhir, beberapa lembaga penelitian dan perusahaan dalam negeri juga telah mulai meneliti dan memproduksi bubuk nano zirkonia secara independen, tetapi sebagian besar penelitian dan pengembangan masih dalam tahap uji coba produksi skala kecil di laboratorium, dengan output kecil dan varietas tunggal. Dalam proyek “Bubuk Nano Zirkonia Tanah Jarang Berwarna” yang dilaksanakan oleh Industri Zirkonia Keramik, bubuk nano zirkonia disiapkan dengan metode reaksi solid-state ball milling berenergi tinggi.” Air digunakan sebagai penggilingan media untuk menggiling dan memurnikan partikel, sehingga dapat diperoleh bubuk butiran yang tidak menggumpal dengan ukuran 100 nanometer, yang tidak memiliki polusi, biaya rendah, dan stabilitas batch yang baik.” kata Bao Xin. Teknologi persiapan tidak hanya dapat memenuhi persyaratan bubuk papan keramik ponsel 5G, bahan pelapis penghalang termal untuk mesin turbin penerbangan, bola keramik, pisau keramik, dan produk lainnya, tetapi juga dapat dipopulerkan dan diterapkan dalam persiapan lebih banyak bubuk keramik seperti persiapan bubuk komposit cerium oksida. Menurut mekanisme pewarnaan yang dikembangkan sendiri, tim teknis Industri Zirkonium Keramik mengadopsi sintesis fase padat dan metode komposit untuk pewarnaan tanpa memasukkan ion logam tambahan melalui pengoptimalan proses. Keramik zirkonia yang disiapkan dengan metode ini tidak hanya memiliki saturasi warna yang tinggi dan keterbasahan yang baik, tetapi juga tidak mempengaruhi sifat mekanis asli keramik zirkonia. “Ukuran partikel asli bubuk zirkonia tanah jarang berwarna yang diproduksi berdasarkan teknologi baru adalah nanometer, yang memiliki karakteristik ukuran partikel yang seragam, aktivitas sintering tinggi, suhu sintering rendah, dan sebagainya. Dibandingkan dengan proses produksi tradisional, konsumsi energi secara menyeluruh berkurang secara signifikan. Efisiensi produksi dan hasil pemrosesan keramik meningkat pesat. Perangkat keramik canggih yang disiapkan dengan metode ini memiliki sifat-sifat yang sangat baik seperti kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, dan kekerasan tinggi. "Kata Wang Sikai.