Perkembangan bahan seramik canggih di China boleh dijejaki kembali ke tahun 1950-an, apabila negara itu mula memprioritaskan penyelidikan dan pembangunan bahan baharu untuk menyokong sektor perindustriannya yang pesat berkembang. Semasa dekad 1970-an dan 1980-an, China mencapai kemajuan ketara dalam pengeluaran dan aplikasi bahan seramik tradisional seperti porselin dan tembikar. Namun, hanya pada tahun 1990-an China mula memprioritaskan pembangunan bahan seramik canggih, didorong oleh permintaan untuk bahan berprestasi tinggi dalam pelbagai industri termasuk elektronik, automotif, dan aeroangkasa.

Sepanjang tiga dekad yang lalu, sektor bahan seramik canggih China telah mencapai kemajuan yang ketara, dengan pelbagai institusi penyelidikan dan pemain industri bekerjasama untuk membangunkan bahan dan teknologi baharu. Pencapaian penting dalam kemajuan bahan seramik canggih China termasuk:

–Pada tahun 1991, Akademi Sains China menubuhkan Institut Seramik Canggih, yang dikhaskan untuk penyelidikan dan pembangunan bahan seramik canggih serta aplikasinya.

–Pada tahun 1995, China membangunkan sekumpulan pertama seramik zirkonia, bahan seramik canggih penting yang terkenal kerana ketahanannya terhadap keausan yang luar biasa dan kestabilannya pada suhu tinggi.

–Pada tahun 2003, China berjaya membangunkan generasi baru seramik karbida silikon yang mempamerkan sifat mekanikal dan terma unggul berbanding bahan seramik tradisional.

Pada tahun 2010, China membangunkan satu proses baharu untuk menghasilkan nanoceramik oksida aluminium, yang mempamerkan sifat optik dan elektronik unik dan berpotensi untuk digunakan dalam pelbagai industri berteknologi tinggi.

1. Karbida silikon

Karbit silikon (SiC) tergolong antara bahan seramik canggih terawal yang dibangunkan di China. Ia mempamerkan kekerasan yang luar biasa, kekonduksian terma yang tinggi dan pengembangan terma yang rendah. Pengeluaran skala besar SiC bermula di China pada tahun 1960-an. Inovasi utama termasuk sintesis kristal SiC bersaiz besar dan pembangunan gentian SiC yang tahan pengoksidaan pada suhu tinggi. SiC digunakan secara meluas dalam bidang aeroangkasa, zirah ketenteraan, sistem brek automotif dan pakaian pelindung balistik.

2. Oksida aluminium

Alumina (Al₂O₃) adalah bahan seramik canggih yang paling meluas dihasilkan di China. Negara ini menduduki tempat sebagai pengeluar seramik alumina terbesar di dunia. Inovasi utama merangkumi seramik mikrokristalin alumina berkepekaan tinggi dan nanokomposit. Dengan sifat penebat elektrik yang cemerlang serta ketegaran dan kekuatan yang luar biasa, alumina menemui pelbagai aplikasi merangkumi bahan substrat, kejuruteraan bioperubatan, dan industri nuklear.

3. Oksida zirkonium

Zirkonia (ZrO₂) adalah satu lagi bahan seramik canggih yang penting. China memulakan penyelidikan pada tahun 1960-an dan sejak itu telah membangunkan pelbagai varieti domestik, termasuk zirkonia yang sebahagiannya distabilkan dengan magnesium. Ia mempamerkan kekuatan tinggi, ketahanan retakan dan ketahanan haus. Aplikasi utama termasuk lapisan penebat refrakter, penderia oksigen dan implan sendi pinggul.

4. Bahan lain

China juga telah mencapai kemajuan dalam bahan lain seperti borida, karbida, nitrida, serat nipis, dan gentian. Aplikasi merangkumi aeroangkasa, mesin, tenaga, elektronik, bioperubatan, dan kejuruteraan kimia. Dengan peningkatan pelaburan dan penyelidikan, keupayaan China dalam bahan seramik canggih akan terus menguat.

Bahan seramik lanjutan dicirikan oleh gabungan sifat unik mereka, yang membezakan mereka daripada seramik konvensional dan bahan lain. Beberapa ciri utama bahan seramik lanjutan termasuk:

1. Kekuatan dan kekerasan tinggi:Bahan seramik lanjutan mempamerkan kekuatan mekanikal dan kekerasan yang luar biasa, menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi di mana ketahanan haus dan keteguhan adalah keutamaan.

2. Keteguhan pada suhu tinggi:Banyak bahan seramik canggih boleh menahan suhu yang amat tinggi, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam persekitaran yang keras dan aplikasi suhu tinggi.

3. Pemuaian terma yang rendah:Bahan seramik canggih mempunyai pekali pengembangan terma yang rendah, bermakna ia mengalami pengembangan dan pengecutan yang minimum apabila suhu berubah. Ciri ini menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi di mana kestabilan dimensi adalah sangat penting.

4. Prestasi elektrik dan elektronik:Sesetengah bahan seramik canggih tertentu mempunyai sifat elektrik dan elektronik yang unik, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi elektronik dan optik.

5. Biocompatibiliti:Sesetengah bahan seramik canggih mempunyai biokompatibiliti, bermakna ia boleh digunakan dalam implan perubatan dan sistem penghantaran ubat tanpa menimbulkan reaksi buruk dalam badan.

Sifat unik bahan seramik canggih telah membawa kepada penggunaan meluasnya dalam pelbagai industri di China. Beberapa aplikasi utama bahan-bahan ini termasuk:

1. Elektroneg:Bahan seramik lanjutan, kerana sifat dielektrik dan magnetiknya yang unggul, digunakan dalam pembuatan komponen elektronik seperti kapasitor, induktor dan resonator.

2. Kereta:Bahan seramik canggih digunakan dalam pembuatan komponen automotif seperti bahagian enjin, cakera brek, dan komponen transmisi kerana kekuatan tinggi dan ketahanan hausannya.

3. Aeroangkasa:Bahan seramik lanjutan, kerana kestabilan pada suhu tinggi dan pengembangan terma yang rendah, digunakan dalam pengeluaran komponen aeroangkasa seperti bilah turbin, bilah panduan muncung, dan perisai haba.

4. Penjagaan Kesihatan:Bahan seramik canggih digunakan dalam pembuatan implan perubatan, seperti pengganti pinggul dan lutut, serta sistem penghantaran implan perubatan, kerana biokompatibiliti dan kekuatan mekanikalnya.

5. Perlindungan Alam Sekitar:Bahan seramik lanjutan, kerana luas permukaan dan kestabilan kimia yang tinggi, digunakan dalam pembuatan peralatan perlindungan alam sekitar seperti penukar katalitik dan penapis.

Secara ringkas, sepanjang beberapa dekad yang lalu, China telah mencapai kemajuan ketara dalam pembangunan dan aplikasi bahan seramik canggih. Karbida silikon, oksida aluminium dan oksida zirkonium terbukti paling berjaya dan paling meluas digunakan. Dengan memanfaatkan keupayaan teknologi yang mantap dan kapasiti pengeluaran, China sedang muncul sebagai pembekal utama seramik teknikal canggih di peringkat global. Inovasi dan penemuan bahan baharu yang berterusan akan memacu pertumbuhan masa depan industri seramik canggih China.