اکسید منیزیم در صنایع سرامیک و نمایشگرها جایگاه خود را پیدا می‌کند

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چه چیزی کوره‌های گدازان کارخانه‌های فولادسازی، رنگ‌های زنده صفحه‌نمایش‌های تلویزیون پلاسما و عملکرد ایمنی لنت ترمز خودروها را به هم متصل می‌کند؟ پاسخ در یک ماده سرامیکی فوق‌العاده نهفته است: اکسید منیزیم (MgO)، که با نام‌های منیزیا یا پری‌کلاز نیز شناخته می‌شود. امروز، ما خواص قابل توجه و کاربردهای متنوع این ماده همه‌کاره را بررسی می‌کنیم.

اکسید منیزیم به گروه اکسیدهای فلزات قلیایی خاکی تعلق دارد، در کنار اکسید استرانسیم (SrO)، اکسید باریم (BaO) و اکسید کلسیم (CaO). این ترکیب منیزیم و اکسیژن دارای ساختار کریستالی مکعبی است و دارای نقطه ذوب فوق‌العاده بالایی به میزان 2800 درجه سانتی‌گراد است—که قابل مقایسه با اکسید زیرکونیوم است—و آن را به یکی از نسوزترین اکسیدهای موجود تبدیل می‌کند.

در لعاب‌های سرامیکی، اکسید منیزیم به عنوان یک عامل مات‌کننده موثر عمل می‌کند، با مکانیسم‌های مختلفی که در دماهای بالا و پایین عمل می‌کنند. در حالی که به طور سنتی از دولومیت و تالک تهیه می‌شود، تولید مدرن در درجه اول شامل کلسینه کردن مواد معدنی طبیعی است. رایج‌ترین منبع طبیعی منیزیت (MgCO ₃ )، با آب دریا و ذخایر آب نمک زیرزمینی نیز به عنوان منابع مهم عمل می‌کنند. تحقیقات نشان می‌دهد که منیزیم به عنوان هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین (تقریباً 2٪) رتبه‌بندی می‌شود و 0.12٪ از محتوای آب دریا را نشان می‌دهد.

تبدیل کربنات منیزیم (MgCO ₃ ) و هیدروکسید منیزیم (Mg(OH) ₂ ) به شکل اکسید، نیاز به کلسیناسیون دارد. این عملیات حرارتی تأثیر قابل توجهی بر سطح، اندازه منافذ و واکنش‌پذیری ماده دارد. انواع و غلظت ناخالصی‌ها بسته به منبع معدنی متفاوت است. دماهای مختلف کلسیناسیون، انواع متمایز اکسید منیزیم را به دست می‌دهد:

• منیزیا پخته شده: تولید شده در دماهای بیش از 1500 درجه سانتی‌گراد
• منیزیا ذوبی: ایجاد شده با کلسینه کردن اکسید منیزیم در بالای 2650 درجه سانتی‌گراد

سرامیک‌های اکسید منیزیم، استفاده گسترده خود را مدیون چندین ویژگی استثنایی هستند:

• نسوز بودن استثنایی: حفظ پایداری در دماهای شدید
• مقاومت در برابر خوردگی عالی: مقاومت در برابر حمله اسیدها، قلیاها و سایر مواد خورنده
• هدایت حرارتی بالا: تسهیل انتقال حرارت کارآمد
• هدایت الکتریکی کم: ارائه خواص عایق عالی
• شفافیت مادون قرمز: اجازه انتقال تابش مادون قرمز برای کاربردهای نوری تخصصی

به عنوان یک جزء اصلی در آجرهای نسوز، اکسید منیزیم از کوره‌های فولادسازی در برابر دماهای شدید محافظت می‌کند. مواد کربنی مانند تار، قیر یا گرافیت اغلب برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی سرباره قلیایی اضافه می‌شوند. این آجرها در تولید فولاد، فلزات غیرآهنی، شیشه و سیمان کاربرد گسترده‌ای دارند و اغلب با ترکیبات اسپینل یا کروم ترکیب می‌شوند.

در صنایع سوپرآلیاژ، هسته‌ای و شیمیایی، بوته‌های اکسید منیزیم، خوردگی مواد را در طول فرآیندهای با دمای بالا به حداقل می‌رسانند. این بوته‌ها که در درجات خلوص مختلف موجود هستند، اغلب حاوی افزودنی‌هایی مانند خاک رس، اکسید ایتریم یا آلومینا برای بهینه‌سازی تف‌جوش یا کنترل رشد کریستال هستند. آنها پایداری را در محدوده 1400-2400 درجه سانتی‌گراد حفظ می‌کنند.

با بهره‌گیری از خواص الکترومکانیکی خود، اکسید منیزیم به فرمولاسیون لنت ترمز کمک می‌کند. سختی متوسط آن، سایش فلز را کاهش می‌دهد و در عین حال گرما را از سطوح اصطکاک به طور موثر دفع می‌کند.

صفحه‌نمایش‌های پلاسما، اکسید منیزیم را در پوشش‌های محافظ صفحه نمایش به کار می‌برند و از ویژگی‌های الکترو-نوری منحصر به فرد این ماده استفاده می‌کنند.

غلاف‌های اکسید منیزیم اکسترود شده از ترموکوپل‌هایی که در شرایط شدید کار می‌کنند محافظت می‌کنند و اندازه‌گیری دقیق دما را تضمین می‌کنند.

پودر اکسید منیزیم نقش حیاتی در عناصر گرمایشی دارد و به عنوان عایق بین اجزای الکتریکی و محفظه‌های آنها عمل می‌کند. منیزیا ذوبی، مقاومت الکتریکی و هدایت حرارتی بهینه را ارائه می‌دهد. این ماده همچنین به عنوان عایق معدنی در کابل‌ها عمل می‌کند و به عنوان یک شار ثانویه در لعاب‌های با دمای بالا عمل می‌کند.

اکسید منیزیم با خلوص بالا، کاربرد فزاینده‌ای در الکترونیک، به ویژه به عنوان اهداف پاششی و مواد تبخیر برای رشد فیلم نازک نیمه‌رسانا دارد.

بر اساس فرمولاسیون‌های اکسی کلرید منیزیم، سیمان منیزیم، سخت شدن سریع را برای کاربردهای نسوز و تعمیرات عمومی فراهم می‌کند.

سرامیک‌های اکسید منیزیم نشان می‌دهند که چگونه مواد به ظاهر معمولی، فناوری‌های فوق‌العاده را فعال می‌کنند. از کوره‌های صنعتی گرفته تا نمایشگرهای الکترونیکی، این ترکیب همه‌کاره همچنان به پیشرفت‌های تکنولوژیکی در چندین زمینه کمک می‌کند. با پیشرفت علم مواد، اکسید منیزیم احتمالاً کاربردهای جدیدی پیدا خواهد کرد و نقش خود را در ساختن آینده فناوری ما بیشتر تثبیت می‌کند.