Co je hustota oxidu hlinitého?

Oxid hlinitý (Al2O3) je jednou z nejpoužívanějších technických keramik. Má mnoho výhodných a jedinečných vlastností, díky nimž je vhodný pro celou řadu průmyslových aplikací.

Slitina hliníku je známá svou vysokou odolností proti korozi a teplotám. Navíc její vynikající odolnost proti otěru pomáhá prodloužit životnost komponentů a dílů vyrobených z tohoto materiálu.

Hromadné

Hliník je měkký, ale lze jej zesílit legováním s malým množstvím mědi, hořčíku, křemíku nebo manganu, čímž se vytvoří pevnější slitiny, které tento kov činí ještě univerzálnějším z hlediska elektrické a tepelné vodivosti, pevnosti, tažnosti a odolnosti proti korozi. Navíc je lehký - což je výhoda pro mnoho aplikací! Univerzálnost hliníku také umožňuje jeho snadné tvarování do různých výrobků, které mohou vyhovovat jakémukoli myslitelnému účelu.

Hliník se vyskytuje jako čistý kov i jako oxid v zemské kůře v ložiscích bauxitových rud, kde tvoří netoxické usazeniny s měkkými vlastnostmi a atomovým číslem 13. Díky své stříbřitě bílé barvě a kovovému lesku lze hliník snadno ohýbat, stloukat nebo lisovat do tenkých plechů pro výrobu a lze jej dokonce pokrýt ochrannou bariérou z oxidu, která odolává korozi tím, že si vytváří vlastní ochranný oxidový povlak.

Hliník je známý především jako abrazivní nebo žáruvzdorný materiál. Kromě toho jej lze nalézt v keramice, elektrických izolátorech, katalyzátorech a katalytických aplikacích. Existuje celá řada druhů, které lze pro výrobní účely vyrábět v podobě prášků nebo granulí různých velikostí zrn.

Chemická stabilita tohoto materiálu je vysoká, takže je vhodný pro vystavení solím, kyselinám a parám, aniž by došlo k poškození povrchu nebo konstrukce oděrem, korozí, mrazem nebo opotřebením. Navíc díky své trvanlivosti odolává vysokým teplotám, aniž by podléhal lámání nebo degradaci.

Hliník patří v periodické tabulce do skupiny alkalických zemin a má atomovou hmotnost 2698 g/mol a tři valenční elektrony. Reakce mezi kyslíkem a hliníkem probíhají pomalu, zatímco reakce mezi hliníkem a horkými kyselinami a zásadami probíhají rychle.

Hliník (Al2O3) se hojně vyskytuje v zemské kůře a používá se k různým účelům. Vyznačuje se vysokou teplotou tání a vynikajícími mechanickými a fyzikálními vlastnostmi, jako je tvrdost, pevnost a nízký koeficient roztažnosti - vlastnosti, díky nimž je vhodný jako žáruvzdorný materiál, elektrický izolant a chemický nosič - a je tak vhodný pro výrobu cihel, kelímků, laboratorního zboží, papírových zapalovacích svíček, nátěrů pro ultrafiltrační chromatografickou analýzu skla a také pro výrobu kovového hliníku a jeho sloučenin.

Svazek

Hliník je technická keramika, která se díky svým vynikajícím vlastnostem používá v široké škále aplikací. Hliník se vyznačuje vysokou mechanickou pevností, pevností v tlaku, tvrdostí a odolností proti korozi a opotřebení, jakož i nízkou tepelnou roztažností a chemickou inertností. Kromě toho působí oxid hlinitý ve směsi se zahřátou zředěnou kyselinou chlorovodíkovou jak kysele, tak zásaditě, zatímco v kombinaci s kyselinou sírovou působí zásaditě.

Objem oxidu hlinitého lze vyjádřit jako podíl jeho hmotnosti a hustoty v centimetrech krychlových (g/cm3), což z něj dělá základní charakteristiku, protože udává, kolik dutin se v materiálu nachází - čím nižší je obsah dutin, tím větší je jeho objem. Vliv má také teplota, protože vyšší teploty vedou ke zvýšení hustoty.

Bauxit je přirozeně se vyskytující heterogenní materiál složený z jednoho nebo více minerálů hydroxidu hlinitého obsahujících v různých koncentracích další prvky a sloučeniny, jako je oxid křemičitý, oxid železitý, titaničitý a hlinitokřemičitý. Přibližně 85% světové produkce využívá k přeměně bauxitu na oxid hlinitý metodu mokrého chemického loužení známou jako Bayerův proces.

G-hliník je extrémně mezoporézní forma oxidu hlinitého s velkými póry, která má vysokou pórovitost a povrch, což z něj činí vynikající podpůrný materiál pro katalyzátory na bázi Fe pro reakci hydroxylace fenolu s peroxidem vodíku, při níž vznikají cenné organické sloučeniny, jako je hydrochinon a katechol. G-hliník se může pochlubit vynikající konverzí 53,4% k tomuto procesu a zároveň selektivitou vůči d-hydroxybenzenům 96,2 %, což dále podtrhuje jeho hodnotu jako průmyslového katalyzátoru.

Gama fázový oxid hlinitý lze formovat do mikroporézních voštinových struktur s vysokou katalytickou aktivitou, což z něj činí atraktivní materiál pro podporu mnoha průmyslových katalyzátorů při rafinaci ropy. Kromě toho výzkum jeho potenciálu jako substrátu pro přípravu nanofiltračních membrán přinesl slibné první výsledky; tento typ oxidu hlinitého se navíc používá pro vytváření syntetických safírů potřebných pro některé polovodičové součástky.

Hustota

Oxid hlinitý je polykrystalická keramika s nízkou měrnou hmotností a vysokou tvrdostí, která nabízí nízkou měrnou hmotnost a vynikající tvrdost. Hliník je k dispozici v různých čistotách a lze jej vstřikovat, lisovat, izostaticky lisovat, odlévat do kluzných forem nebo vytlačovat do požadovaných tvarů před vypálením a slinováním - podobně jako kovy a slitiny lze snadněji opracovávat standardními technikami; jeho střední pevnost v tahu, ale křehkost činí výrobu mnohem méně efektivní; vlastnosti tepelné vodivosti činí hliník ideálním, protože odolává útokům alkálií i silných kyselin, pokud dochází k výrobním procesům s použitím materiálů z hliníku.

Hliník se používá jako důležitá surovina při výrobě kovového hliníku a v mnoha průmyslových aplikacích, včetně elektrických, chemických, leteckých a otěruvzdorných součástí. Hliník lze nalézt také ve zdravotnických pomůckách, jako jsou kyčelní implantáty a zubní korunky; díky své odolnosti proti otěru je vhodný také pro různá abrazivní použití, jako jsou textilní vodítka, písty čerpadel, obložení žlabů a výpustných otvorů.

Korund je jednou z několika forem oxidu hlinitého s ionty kyslíku zabalenými do hexagonálního těsného uspořádání a s ionty hliníku rozmístěnými ve dvou třetinách oktaedrických mezer v hexagonálních těsných strukturách, jakož i s ionty hliníku, které se nacházejí mezi šesti ionty kyslíku v každém oktaedru a jejich šesti kyslíkovými protějšky tvořícími nepravidelnou krystalovou strukturu s jednou stěnou společnou pro tři strany oktaedrů horní vrstvy.

Hliník může plnit několik funkcí. Kromě toho, že se používá jako brusivo, působí také jako elektrický izolant a je široce využíván v litografii křemíku na safíru pro integrované obvody, slouží jako tunelová bariéra v supravodivých zařízeních, jako jsou jednoelektronové tranzistory a supravodivá kvantová interferenční zařízení, a funguje jako meziprodukt při výrobě výrobního substrátu z karbidu wolframu odolného proti opotřebení. Bohužel vzhledem k nižší rázové houževnatosti se oxid hlinitý kvůli tomuto faktoru zatím nestal houževnatým materiálem odolným proti opotřebení, který by se používal v důlních aplikacích.

Vdechování prachu oxidu hlinitého představuje potenciální pracovní riziko, přičemž studie s použitím radioaktivně značeného 26Al ukazují, že může proniknout hluboko do plic a zůstat tam po delší dobu, což může narušit normální funkci plic a být karcinogenní.

Pórovitost

Pórovitost materiálů označuje množství vzduchu v pevných materiálech, obvykle se vyjadřuje v procentech. Pórovitost může pomoci určit jejich hustotu; více dutin znamená menší hustotu materiálů.

Pro přesné posouzení pórovitosti je vhodný rastrovací elektronový mikroskop (SEM). SEM jasně a přesně zobrazuje prostory pórů a zároveň měří jejich propustnost - neboli schopnost vody procházet materiálem - pomocí metod, jako je ponoření vzorků do kapaliny, například helia nebo vody, nebo pomocí imbibičních metod; více propojených pórů zvyšuje propustnost.

Oxid hlinitý je extrémně tvrdý materiál, což znamená, že účinně odolává mechanickému otěru a opotřebení, což je jeden z důvodů, proč se stal jednou z nejoblíbenějších technických keramik používaných pro vstřikování.

Oxid hlinitý má však některé nevýhody. Zejména jeho elektrické vlastnosti nejsou při vyšších teplotách příliš dobré, má nízkou vodivost, protože není příliš krystalický a má mnoho defektů v atomech, z nichž je složen.

Účinným způsobem, jak zvýšit elektrické vlastnosti oxidu hlinitého, je zvýšit jeho krystalickou strukturu přidáním příměsí nebo zahříváním při vyšších teplotách. Takové změny však mohou mít významné důsledky pro pevnost a tvrdost materiálu oxidu hlinitého používaného v určitých aplikacích a při nesprávné aplikaci mohou způsobit problémy.

Zlepšení elektrických vlastností oxidu hlinitého vytvořením většího prostoru pro póry může rovněž zlepšit jeho vlastnosti zvýšením koncentrace oxidu hlinitého v jeho složení. Výhodou jsou také měkčí a tvárnější materiály s větším množstvím pórů.

Mezoporézní oxid hlinitý je dalším typem materiálu s vysoce rovnoměrnými kanálky a velkými povrchovými plochami, které vytvářejí mezopóry se zvýšeným elektrickým odporem při pokojových teplotách (dva řády při nízkých teplotách; čtyři řády při vysokých teplotách), což se může ukázat jako nevýhodné při použití pro výrobu baterií.