Регистрация / Вход
Прислать материал

Прикладные научные исследования в области низкотемпературной керамики на основе микронных, субмикронных и наноразмерных порошковых составов.

Докладчик: Ивонин Иван Варфоломеевич

Должность: начальник научного управления, заведующий кафедрой физики полупроводников

Цель проекта:
1.В работе предлагается комплексный подход к исследованиям процессов получения низкотемпературной керамики, включающий в себя как физическое, так и математическое моделирования, с использованием принципиально новых методов получения и смешивания компонентов, дающих возможность использования порошков с различной дисперсностью и морфологией частиц. 2.Целью исследований являются разработка научных основ технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики для микроэлектронной техники и телекоммуникационной промышленности.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате исследований определено влияние исходных параметров на конечные характеристики изделия, а также условия для существенного уменьшения толщины сырой ленты низкотемпературной керамики (до 30-50мкм).
Результаты предназначаются для создания на их основе низкотемпературной керамики со следующими свойствами:
Размер керамических частиц 0,5-10 мкм
Толщина сырой ленты 30-50 мкм
Отклонение по толщине сырой ленты 5…15 мкм
Температура получения керамики < 1000 ºС
Коэффициент температурного расширения 6 мкм/м °С
Усадка керамики при обжиге X,Y 13 %
Z 17 %
Плотность обожжённой керамики 3,1 г/см3
Модуль изгиба > 200 МПа
Коэффициент теплопроводности > 3 Вт/мК
Диэлектрическая проницаемость 7,3 ± 0,2 (3 ГГц)
Коэффициент рассеяния < 0,2 % (3 ГГц)
Сопротивление изоляции > 1012 Ом/см
Напряжение пробоя >1250 В/миллидюйм
Основные типы низкотемпературной совместно обжигаемой керамики – это стеклокерамические композиты и кристаллическое стекло, и для каждого из них используются разные дополнительные материалы.
Одним из разрабатываемых в мире направлений улучшения физико-механических характеристик керамических материалов является уменьшение размеров частиц порошковых компонентов и структурных элементов с уменьшением ширины диапазона их размеров.
Для получения компонентов используется аэромеханический метод с многократной циркуляцией двухфазных потоков.
Указанный пневмоциркуляционный метод позволяет получать порошковые компоненты (в том числе наноразмерные) с необходимой дисперсностью, однородностью и чистотой.
Наиболее сложный процесс в технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики – это подготовка керамической суспензии (шликера) для получения сырой ленты необходимой толщины. Для этого керамическая суспензия должна обладать следующим набором свойств: вязкость, иметь необходимый поверхностный заряд частиц зависящей от рН и влияющий на устойчивость к агрегации и седиментации частиц.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты (ПНИЭР) смогут использоваться в таких отраслях промышленности как микроэлектроника. Результатами проекта (ПНИЭР) заинтересован "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" г.Томск входящий в список дочерних обществ ОАО «Российская электроника». Потенциальными потребителями научного результата могут быть такие предприятия как ЗАО «НЭВЗ-КЕРАМИКС» г.Новосибирск. а также другие предприятия, занимающиеся производством керамических функциональных и конструкционных материалов и изделий, заинтересованные в улучшении эффективности производственных процессов и характеристик продукции.
Отказ от импорта компонентов керамики и замена их отечественной продукцией повысит технологическую независимость и безопасность страны. Положительный экономический эффект от внедрения результатов проекта ожидается в микроэлектронной, аэрокосмической, телекоммуникационной и других высокотехнологичных отраслях промышленности.



Текущие результаты проекта:
Основные результаты первого этапа проекта (ПНИЭР), выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы».
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР.
Проведены патентные исследования.
Выбраны и обоснованы направления исследований, методов и средств изучения структуры и свойств низкотемпературной керамики.
Проведен анализ химического, дисперсного, фазового состава компонентов зарубежных образцов низкотемпературной керамики таких как "DuPont" и "Ferro". Получены порошки оксида алюминия различного дисперсного состава для проведения исследований по получению компонентов низкотемпературной керамики.
Выполнен анализ существующих математических моделей процессов изготовления низкотемпературной керамики.
Проведена проверка эффективности и адекватности существующих выбранных моделей компьютерными расчетами для описания процессов получения низкотемпературной керамики.
Проводится закупка необходимого оборудования и комплектующих, компонентов низкотемпературной керамики.
За счет собственных внебюджетных средств проведены маркетинговые исследования.
Разработан эскизный проект установки для получения нано и субмикронных компонентов низкотемпературной керамики.
Индустриальным партнером разработано техническое задания на рабочее место экспериментальных исследований и конструкторская документация на рабочее место изготовления порошковых компонентов низкотемпературной керамики.