gom ky thuat dien tu

<span class='text_page_counter'>(1)</span>I.. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA GỐM VIỆT NAM.. Nghề làm gốm là một trong những trong những nghề truyền thống lâu đời nhất của Việt Nam. Kết quả khảo cổ học viết đồ gốm đã được người Việt chế tác, sử dụng cách đây khoảng 10.000 năm. Trải qua năm tháng, gốm sứ không chỉ còn là những đồ dùng thủ công phục vụ nhu cầu thiết yếu trong đời sống con người: chén, nồi, ấm, đĩa mà còn hơn thế, gốm sứ đã trở thành một nét đẹp hồn dân tộc, trở thành một vẻ đẹp riêng, một niềm tự hào riêng nói lên cốt cách, tâm hồn của một đất nước. Sau đây, xin nêu vài nét khát quát sự có mặt của gốm qua quá trình phát triển lịch sử đất nước: 1. Thời tiền sử:. Những sản phẩm đất nung được phát hiện cho thấy ở giai đoạn đầu thường thô có pha lẫn cát hoặc các tạp chất khác, được nặn bằng tay, hoa văn đơn giản ở phía ngoài như các vạch chéo, vân sóng, vân chải răng lược... Các hoa văn này được tạo ra khi sản phẩm còn ướt, một số được tạo bằng bàn dập hoặc dùng que nhọn để vẽ, vạch. Các nhà chuyên môn cho rằng trong suốt thời gian dài, từ lúc phát minh ra đồ gốm tới đầu thời kỳ đồ đồng, phần lớn gốm được hình thành bởi bàn tay của phụ nữ (vân tay để lại trên sản phẩm cho thấy điều đó); được nung ngoài trời, nhiệt độ thường dưới 700ºc. Các sản phẩm gốm thời kỳ này là đồ đựng, đồ đun nấu, về cuối ta thấy xuất hiện thêm các loại đồ dùng để ăn uống, trang sức. 2. Thời kỳ đồ đồng:.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> Ở Việt Nam (cách đây 4000 năm), hầu hết các sản phẩm gốm được hình thành bằng bàn xoay một cách khá thành thạo, do vậy tạo nên sự phong phú về chủng loại và kiểu dáng sản phẩm: ngoài các sản phẩm đun nấu còn thấy những sản phẩm gốm để chứa đựng, dụng cụ ăn uống, trang sức, công cụ lao động và gốm mỹ thuật. Về trang trí, gốm đất nung chủ yếu có các hoa văn hình hoạ, nét chìm là chính. Một số sản phẩm được xoa một lớp áo bằng nước đất khác màu nhưng chưa phải men. Các hoa văn trang trí và cách tạo dáng của gốm giai đoạn này có ảnh hưởng đến tạo dáng và trang trí trên đồ đồng cùng thời. 3. Thời đại đồ sắt: gốm đất nung được sản xuất hầu như khắp các vùng trong nước. Chất lượng gốm còn non lửa và vẫn thô sơ nhưng về tạo dáng và trang trí thì chưa có thời kỳ nào đặc sắc và phong phú bằng. Hiện vật thời kỳ này cho thấy nghề gốm vẫn gắn bó với nghề nông nhưng nam giới đã đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất. Đến thế kỷ II trước công nguyên Việt Nam bị rơi vào ách thống trị của phong kiến phương Bắc. Nghề gốm tiếp tục phát triển trên vốn kinh nghiệm cổ truyền, có tiếp thu ảnh hưởng của gốm Trung Hoa. Về chủng loại sản phẩm, xuất hiện thêm loại gốm kiến trúc như gạch, ngói. Ngoài ra còn có các tượng động vật nhỏ như lợn, bò với kiểu nặn sơ sài. Phong cách gốm thời kỳ này mang phong cách hán hoặc kết hợp hoa văn việt và hoa văn hán. Nhiều sản phẩm gốm hán khác được cải biên theo phong cách Việt. 4. Thời Lý - Trần:.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> Thế kỷ X đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử Việt Nam. Thời kỳ phục hồi độc lập dân tộc sau hơn mười thế kỷ đô hộ của phong kiến Trung Hoa. Suốt bốn thế kỷ, từ nhà Lý sang nhà Trần, đồ gốm đạt được những thành tựu rực rỡ. Quy mô sản xuất, chủng loại sản phẩm, chất liệu... Đều được mở rộng. Nhiều loại men được ứng dụng và ổn định về công nghệ. Đặc biệt men trắng cũng xuất hiện ở thời kỳ này ngoài men tro và men đất. Ba yếu tố cơ bản tạo nên vẻ đẹp của đồ gốm là hình dáng, hoa văn trang trí, men màu. Sự phát triển của kỹ thuật và trình độ thẩm mỹ cao đã tạo nên sản phẩm gốm thời kỳ này có ba loại nổi tiếng là gốm men trắng ngà chạm đắp nổi, gốm hoa nâu, gốm men ngọc. Về tạo dáng gốm Lý - Trần ngoài những hình mẫu trong thiên nhiên như hoa, quả là cách tạo dáng của những đồ đồng trước đó. Trang trí trên gốm Lý Trần, hoa văn hình học chiếm vị trí phụ. Những hoạ tiết chính ở đây là hoa lá, chim, thú, người. Hoa văn trang trí với cách miêu tả giản dị, mộc mạc rất gần gũi với thiên nhiên và con người việt nam. Một đặc điểm nữa là nét chìm được làm "bè" ra, một bên rõ cạnh, một bên biến dần vào sản phẩm, làm chỗ chảy dồn men, tạo nên độ đậm nhạt cho hoạ tiết như trên gốm men ngọc hoặc làm giới hạn để tô nâu. Về kỹ thuật, lò nung cho gốm thời Lý - Trần có một bước tiến lớn như việc sử dụng các lò cóc, lò nằm, có khi cả lò rồng để nâng nhiệt độ nung cho sản phẩm lên đến 1200ºc – 1280ºc. Việc sử dụng bao nung và kỹ thuật nung chồng bằng con kê (lòng dong) được ứng dụng rộng rãi đối với nhiều loại sản phẩm đã cho thấy đạt trình độ sản xuất gốm cao cấp, nhất là gốm men ngọc. Nhiều địa phương sản xuất gốm ở Thanh Hoá, Hà Nội, vùng Nam Định... Chứng tỏ sự hình thành gốm tập trung và mang tính chuyên nghiệp. Gốm Lý - Trần đã tạo nên sự chuyển hoá bước đầu giữa yêu cầu sử dụng với chất liệu. Điều này nó thể hiện bước tiến bộ về mặt kỹ thuật và nghệ thuật, phản ánh tư tưởng duy lý trong quá trình sáng tạo gốm và ứng dụng nó vào đời sống một cách tốt đẹp nhất, phù hợp nhất. 5. Sau thế kỷ 14:.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> Nhiều trung tâm sản xuất gốm chuyên môn hoá nổi tiếng như Bát Tràng, Thổ Hà, Phù Lãng, Hương Canh, Hàm Rồng, Mỹ Thiện, Phú Vinh... Chứng tỏ sức sống mạnh mẽ của nghề. Nhiều sản phẩm gốm ghi lại địa phương, ngày tháng và người sáng tạo ra nó. Nhiều quốc gia đã nhập gốm từ Việt Nam, đặc biệt thợ giỏi của Nhật Bản còn bắt chước gốm của Việt Nam. Tiêu biểu cho kỹ thuật và nghệ thuật gốm Việt Nam thời kỳ này là gốm hoa lam; gốm chạm đắp nổi tinh tế, có bản sắc riêng. Ngoài ra còn có loại gốm vẽ men mà người Nhật thời đó trong trà đạo rất ưa chuộng, gọi là "hồng an nam". Về kỹ thuật, các loại lò rồng cỡ lớn đã được sử dụng khá rộng rãi, nhiệt độ và chế độ nung, điều khiển lửa một cách chủ động. Loại men tro trấu, tro cây được dùng nhiều. Kỹ thuật vẽ hoa đã đạt tới trình độ thành thục, nét trang trí phóng bút mang nhiều chất hội hoạ. Đến thời Gia Long (đầu thế kỷ XIX), nghề gốm có dấu hiệu xuống dốc bởi việc nhập gốm từ Trung Hoa theo các đơn đặt hàng của triều đình Huế. Một vài cơ sở sản xuất gốm ở Biên Hoà, Lái Thiêu đã phát triển một loại gốm men lửa trung (thường gọi là gốm Biên Hoà) được sử dụng khá rộng rãi ở các địa phương lân cận. Đầu thế kỷ XX, ở miền Bắc, một vài cơ sở đã nhập thiết bị từ nước ngoài và nghiên cứu sản xuất đồ sứ, nhưng kết quả không đáng kể. Trong những năm chiến tranh chống Pháp và chống Mỹ, người Việt Nam không có điều kiện để phát triển nghề thủ công nói chung và nghề gốm nói riêng. Nghề gốm bị sa sút và có lúc tưởng chừng bị mất nghề. Sau ngày đất nước thống nhất, hầu hết các nghề thủ công được hồi sinh, trong đó nghề gốm là một nghề đã được khôi phục và phát triển rất nhanh. Nhiều trung tâm gốm trở lại hoạt động sôi nổi và rất năng động như Bát Tràng, Đông Triều, Phù Lãng, Biên Hoà... May mắn thay, các lớp nghệ nhân cũ vẫn còn và các lớp nghệ nhân mới đang xuất hiện. Sản phẩm gốm của Việt Nam từ lâu đã là một mặt hàng xuất khẩu có giá trị.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> cao và hôm nay nó còn là một mặt hàng lưu niệm không thể thiếu đối với nhiều du khách gần xa. II.. VẬT LIỆU GỐM, GỐM: 1.. Khái niệm.  Vật liệu gốm: là loại vật liệu có cấu trúc tinh thể bao gồm các hợp chất giữa kim loại và á kim như kim loại với oxi (các oxit), kim loại với nitơ ( các nitrua) kim loại với cabon ( các cacbua), kim loại với silic( các silisua), kim loại với lưu huỳnh ( các sunfua)… liên kết chủ yếu trong vật liệu gốm là liên kết ion tuy nhiên cũng có trường hợp liên kết cộng hóa trị có vai trò chính.Nguyên liệu để sản xuất gốm gồm một phần hay tất cả là đất sét haycao lanh. Phối liệu để sản xuất gốm được tạo hình và sản xuất ở nhiệt độ cao làm cho vật liệu có những tính chất lý hóa đặc trưng.  Gốm: là những sản phẩm làm từ vật liệu gốm. 2.. Phân loại: Có nhiều cách phân loại, mỗi cách dựa trên các cơ sở khác nhau:.  Theo cấu trúc và tính chất của sản phẩm: gốm thôi, gốm mịn, gốm đặc biệt.  Theo mặt hàng, cách này trước hết căn cứ vào tên của các loại nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra mặt hàng. Ví dụ: gạch ngói, sành, trường thạch, sành đá vôi, sứ frit, sứ xương, sứ corun.  Theo lĩnh vực sử dụng, cách phân loại này không cần căn cứ vào cấu trúc hay tính chất chủ yếu hay loại nguyên liệu dung để sản xuất ra chúng mà dựa vào phạm vi sử dụng. Ví dụ: gốm dân dụng, gốm hóa học, gốm mỹ nghệ, gốm xây dựng, gốm dùng trong kỹ thuật điện, gốm chịu lửa…. 3.. Tính chất chung của gốm: Vật liệu gốm có đặc tính cơ, tính xốp, tính nhiệt, tính từ và tính quang, tính. điện . 3.1. Về đặc tính cơ: vật liệu gốm có độ rắn cao nên được dùng làm vật liệu mài, vật liệu giá đỡ... 3.2. Về đặc tính xốp: thể hiện ở khả năng trương nở thể tích lớn do kiểu cấu trúc dạng vảy chồng khít lên nhau, tạo điều kiện cho các phân tử nước dễ bám vào khoảng không gian trống và làm tăng thể tích lên 16 lần so với ban đầu..

<span class='text_page_counter'>(6)</span> 3.3. Về đặc tính nhiệt: vật liệu gốm có nhiệt độ nóng chảy cao, đặc biệt là hệ số giãn nở nhiệt thấp nên được dùng làm các thiết bị đòi hỏi có độ bền nhiệt, chịu được các xung nhiệt lớn (lót lò, bọc tàu vũ trụ... ) 3.4. Về đặc tính từ: Đặc tính từ của vật liệu gốm rất đa dạng. Ta có thể tổng hợp được gốm nghịch từ, gốm thuận từ, gốm sắt từ, gốm phản sắt từ với độ từ cảm thay đổi từ 0 đến 10 và phụ thuộc rất đa dạng vào nhiệt độ cũng như từ trường ngoài. 3.5. Về đặc tính quang: do trong thành phần đất sét có mặt các oxit kim loại nhóm II đến nhóm VIB như ZnO, Ti2O, BaTi3O… được dùng làm chất xúc tác quang hóa. Ta có thể tổng hợp được các loại vật liệu có các tính chất quang học khác nhau như vật liệu phát quang dưới tác dụng của dòng điện (chất điện phát quang), vật liệu phát quang dưới tác dụng của ánh sáng (chất lân quang) hoặc các loại gốm sử dụng trong thiết bị phát tia laze. 3.6. Về đặc tính điện: độ dẫn điện của vật liệu gốm thay đổi trong một phạm vi khá rộng từ dưới 10 Ω-1cm-1 đến 10−12 Ω-1cm-1 . Có loại vật liệu gốm trong đó phần tử dẫn điện là electron như trong kim loại, cũng có loại vật liệu gốm trong đó ion đóng vai trò là phần tử dẫn điện. Do đó ta có thể tổng hợp nhiều loại vật liệu gốm kỹ thuật điện khác nhau như gốm cách điện, gốm bán dẫn điện, gốm siêu dẫn điện,... Tính chất vật liệu gốm không phải chỉ phụ thuộc vào thành phần hoá học (độ nguyên chất, lượng và loại tạp chất có trong đó) mà phụ thuộc khá nhiều vào trạng thái cấu trúc của nó: - Đơn tinh thể có cấu trúc lớn - Dạng bột có cấp hạt xác định (nanô, micrô, mili,... ) - Dạng sợi có kích thước xác định (micrô, mili,... ) - Khối đa tinh thể thiêu kết từ bột - Dạng màng mỏng có độ dày rất bé cỡ nanô, micrô, mili Ví dụ cùng thành phần hoá học là nhôm oxit nhưng sản phẩm dưới dạng khối đơn tinh thể α-Al2O3 thì rất trơ về hoá học, có độ rắn cao được dùng làm đá quý (khi có lẫn một lượng tạp chất nào đó), làm kim đĩa hát, làm các ổ gối đỡ. Nếu sản phẩm dưới dạng vật liệu xốp γ-Al2O3 thì có dung tích hấp phụ lớn được.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> dùng làm chất mang xúc tác. Nếu sản phẩm dưới dạng màng mỏng có độ bền hoá học cao được dùng để phủ gốm. Nếu sản phẩm dưới dạng sợi được dùng làm cốt cách nhiệt cho gốm kim loại. Nếu sản phẩm dưới dạng bột α-Al2O3 hoặc bột αAl2O3 rồi tiến hành thiêu kết thành khối thì được dùng làm vật liệu cắt gọt, bột mài... 4.. Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm:. Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, mỗi phương pháp cho phép tổng hợp được ưu tiên dưới những dạng sản phẩm khác nhau (đơn tinh thể có kích thước lớn, bột đa tinh thể có cấp hạt xác định (nanô, micrô, mili), màng mỏng, dạng sợi...). Do đó xuất phát từ lĩnh vực sử dụng, từ yêu cầu dạng sản phẩm, điều kiện phòng thí nghiệm ta lựa chọn phương pháp thích hợp. Vật liệu gốm đã góp phần đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển của mọi ngành khoa học kỹ thuật và công nghiệp cuối thế kỷ XX như công nghệ vật liệu xây dựng, công nghệ chế tạo máy, giao thông vận tải, công nghệ thông tin, kỹ thuật điện, từ, quang, công nghệ chinh phục vũ trụ... Đến lượt mình, nhờ sự phát triển đặc biệt nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và công nghệ cuối thế kỷ XX, nó đã góp phần cho việc xây dựng nhiều phương pháp hiện đại để tổng hợp được nhiều dạng vật liệu mới có cấu trúc và tính chất đặc biệt. Có nhiều cách phân loại phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, sau đây là một số cách phân loại 4.1. Dựa vào sản phẩm Phân thành: - Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng bột (nanô, micrô, mili,... ); - Thiêu kết bột gốm thành linh kiện mong muốn; - Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng màng mỏng; - Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng sợi. 4.2. Dựa vào điều kiện kĩ thuật Phân thành: - Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao; - Phương pháp tổng hợp dưới áp suất cao;.

<span class='text_page_counter'>(8)</span> - Phương pháp tổng hợp có sử dụng pha hơi... 4.3. Trong tài liệu nghiên cứu này chúng tôi phân thành các phương pháp sau: 4.3.1. Phương pháp gốm truyền thống: Thực hiện phản ứng giữa các pha rắn ở nhiệt độ cao. Sản phẩm của phương pháp này thông thường dưới dạng bột có cấp hạt cỡ milimet. Từ sản phẩm đó mới tiến hành tạo hình và thực hiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ thể. Đây là phương pháp được phát triển lâu đời nhất nhưng sang thiên niên kỷ này vẫn được áp dụng rộng rãi. 4.3.2. Các phương pháp precursor: phương pháp này dùng thủ thuật hoá học để tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng nhằm tăng tốc độ phản ứng và hạ nhiệt độ phản ứng. Các phương pháp này thường cho sản phẩm gốm dưới dạng bột mịn hơn sản phẩm thu được theo phương pháp gốm truyền thống, có thể đạt tới cấp hạt micrô. Tuỳ theo mức độ phân tán các chất phản ứng có thể phân thành hai phương pháp precursor là: 4.3.2.1. Phương pháp precursor phân tử: gồm có phương pháp đồng kết tủa và phương pháp sol-gel. 4.3.2.2. Phương pháp precursor nguyên tử: gồm có phương pháp đồng tạo phức (phức đa nhân) và phương pháp kết tinh tạo dung dịch rắn. 4.3.3. Phương pháp sol-gel: phương pháp này cũng thực hiện việc tăng mức độ khuếch tán các chất tham gia phản ứng dưới dạng phân tử, nhưng cơ sở lí thuyết của phương pháp này có nhiều nét đặc thù riêng và đặc biệt là phương pháp này có thể tổng hợp được vật liệu gốm dưới dạng bột micrô, nanô, màng mỏng, dạng sợi, do đó được tách ra thành một phương pháp độc lập. 4.3.4. Phương pháp kết tinh từ pha lỏng đồng thể hoặc từ pha thuỷ tinh: Dựa vào giản đồ trạng thái cân bằng giữa pha lỏng và pha rắn để kết tinh. Phương pháp này cho sản phẩm gốm dưới dạng tinh thể lớn (đơn tinh thể hoặc đa tinh thể), hoặc sản phẩm dưới dạng gốm - thuỷ tinh (Glass-Ceramics). 4.3.5. Phương pháp thực hiện phản ứng xâm nhập, hoặc phản ứng trao đổi ion trên nền của một cấu trúc mở đã có sẵn: Đây là một phương pháp cho phép tổng hợp được nhiều hợp chất mới phần lớn dưới dạng bột. 4.3.6. Phương pháp điện hoá và phương pháp hoá học mềm (Soft Chemisty): Các phương pháp điện hoá cho phép tạo được vật liệu dưới dạng màng mỏng hoặc những dạng đơn tinh thể có góc cạnh rất hoàn chỉnh. Sử dụng.

<span class='text_page_counter'>(9)</span> thủ thuật thực nghiệm đặc biệt của hoá học có thể tổng hợp được nhiều hợp chất có mức oxi hoá bất thường và cấu trúc đặc biệt. Sản phẩm của các phương pháp này chủ yếu dưới dạng bột. 4.3.7. Các phương pháp sử dụng áp suất cao và phương pháp thuỷ nhiệt: phương pháp này cho phép chế tạo được chất rắn có kiểu phối trí mới, kiểu liên kết mới và trạng thái oxi hoá bất thường. Thực hiện phản ứng trong các nồi hấp cho phép thu được những đơn tinh thể có kích thước lớn. 4.3.8. Các phương pháp có sự tham gia của pha hơi: như phương pháp CVT (Chemical Vapor Transport), phương pháp CVD (Chemical Vapor Decomposition), phương pháp CPE (Chemical Phase Epitaxy), phương pháp MBE (Molecular Beam Epitaxy) cho phép chế tạo được nhiều loại vật liệu gốm rất đa dạng: bột nanô, màng mỏng với bề dày nanô, mircô... xen kẽ nhau... 4.3.9. Các phương pháp nuôi đơn tinh thể: phương pháp này cho phép chế tạo được những tinh thể hoàn chỉnh có kích thước lớn với độ nguyên chất cao. 5. Quy trình sản xuất gốm: Chọn nguyên liệu Gia công và chuẩn bị phối liệu Tạo hình Trang trí hoa văn Tráng men Nung  Nguyên liệu: Nguyên liệu chính để sản xuất gốm sứ là các loại cao lanh và đất sét ( còn gọi là nguyên liệu dẻo) các loại quarzit( thạch anh), trường thạch, hoạt thạch. Công nghiệp gốm sứ cũng còn dùng một số nguyên liệu khác như các loại hợp chất: CaO, BaO, Al2O3, MgO,…. Để sản xuất khuôn, người ta sử dụng thạch cao. Để sản xuất bao nung có thể dùng samot, SiC. Khi sản xuất chất màu và men màu thường dùng các oxit mang màu như Cr2O3, MnO2, … Chọn và xử lý đất: Đất sét làm gốm sứ phải có độ dẻo cao, độ co ngót và có khả năng chịu lửa tùy theo mỗi loại sản phẩm. Đất sét có thể được pha với cái các loại đất khác nhau tùy theo yêu cầu mỗi loại gốm sứ. Với các loại đất mỡ ít cát hút nước nhiều thì phải pha thêm một cát để trong khi nung hay phơi gốm sẽ.

<span class='text_page_counter'>(10)</span> không bị rạn nứt. Sau đó đất sét sẽ trải qua nhiều giai đoạn lắng lọc để loại bỏ các tạp chất trong đất và sản phẩm gốm sứ làm ra sau này sẽ mịn trắng, đạt chất lượng cao hơn.  Gia công và chuẩn bị phối liệu: trong công nghiệp gốm sứ gia công và chuẩn bị phối liệu giữ một vai trò rất quan trọng vì nó cải thiện nhiều tính chất của nguyên liệu cũng như chất lượng sản phẩm nung: Nội dung của quy trình này bao gồm: Làm giàu và tuyển chọn nguyên liệu. Gia công thô và gia công trung bình các loại nguyên liệu. Gia công tinh (nghiền mịn) nguyên liệu phối. Chuẩn bị phối liệu theo yêu cầu từng loại sản phẩm phù hợp với các phương pháp tạohình khác nhau.  Tạo hình: đây là khâu quan trọng đặc biệt quyết định hình dáng riêng của gốm sứ. Từ đất sét đã xử lý, nghệ nhân gốm có thể tạo hình bằng phương pháp vuốt tay, be chạch trên bàn xoay hoặc bằng khuôn in. Sau đó gốm sẽ được phơi sao cho khô đều, không bị nứt nẻ hoặc thay đổi hình dáng sản phẩm khi vừa tạo hình xong.  Trang trí hoa văn: Sau khi gốm được phơi khô sẽ được vẽ bằng bút lông vẽ màu để trang trí các loại hoa văn để tăng tính nghệ thuật cho sản phẩm. Các nghệ nhân cũng có thể sử dúng các lối trang trí hoa văn khác như đánh chỉ hoặc bôi men chảy để tạo nên các đường nét tự nhiên hài hòa.  Tráng men: Sau khi sản phẩm đã được trang trí xong, người ta sẽ nung sơ với nhiệt độ không cao rồi tráng men sau hoặc có thể nhúng men không cần nung trước. Người ta sẽ dội men hoặc phun men đối với các sản phẩm có kích cỡ lớn, với các sản phẩm nhỏ hơn người ta có thể dùng phương pháp nhúng men.  Nung : Là khâu rất quan trọng trong kỹ thuật gốm sứ, vì nó ảnh hưởng quyết định đến chất lượng và giá thành. Sản phẩm gốm sứ chỉ nung đến kết khối, quá trình nung là không thuận nghịch và hầu như không đạt được sự cân bằng pha(không thực hiện đến cùng) III.. GỐM DÙNG TRONG KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ, VÔ TUYẾN: Các ngành công nghiệp điện tử toàn cầu sẽ không tồn tại mà không có đồ gốm. Các loại gốm sứ có tính chất điện bao gồm cả cách điện, bán dẫn, siêu dẫn và áp điện rất quan trọng với các sản phẩm như điện thoại di động, máy vi tính, truyền hình, và các sản phẩm điện tử tiêu dùng khác. 1. GỐM SỨ CÁCH ĐIỆN.

<span class='text_page_counter'>(11)</span> 1.1. Khái niệm - Sứ là vật liệu gốm mịn, không thấm nước, thường có màu trắng, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. - Sứ điện là các vật liệu sứ cách điện dùng trong kĩ thuật điện, chủ yếu là các loại thiết bị cho đường dây truyền tải điện. 1.2. Tính chất - Độ trắng: Độ trắng là một đăc trưng cho sản phẩm sứ vì độ trắng càng cao thì chất lượng sứ càng cao, đọ tinh tế càng cao, tính hấp dẫn càng cao. - Độ trong: Trong quá trình nung gốm sứ, ở nhiệt độ cao pha thủy tinh sẽ xuất hiện xen lẫn các tinh thể. Chính lượng pha thủy tinh này có ảnh hưởng lớn đến đọ kết khối và độ trong của sứ. - Độ bền hóa: Độ bền hóa hay khả năng chịu tác dụng hóa học của môi trường. - Độ bền nén ở nhiệt độ thường: Độ bền nén của sản phẩm phản ánh mức độ kết khối hay mật độ cũng như đánh giá cả quy trình công nghệ sản xuất ra sản phẩm đó. - Độ xốp, độ hút nước: Tất cả các vật liệu gốm đều có độ xốp, độ hút nước. Nhìn chung độ xốp càng lớn, độ hút nước càng lớn thì khối lượng thể tích vật liệu gốm càng thấp. Qua độ xốp, độ hút nước và khối lượng thể tích của vật liệu, người ta có thể đánh giá, kiểm tra và điều chỉnh công nghệ sản xuất. - Cường độ uốn: Về nguyên tắc người ta cũng có thể thí nghiệm theo tiêu chuẩn song cường độ gốm xấp xỉ bằng 1/3 cường đọ nén. Chỉ trong những trường hợp đặc biệt người ta mới tiến hành đo giá trị này. Ngoài ra còn có một số tính chất khác như: cường độ chống bào mòn, độ dẫn điện, độ giãn nở nhiệt, độ dẫn điện bề mặt, điện thế xuyên thủng… 1.3. Quy trình sản xuất: Chọn phối liệu Tạo hình Sấy Nung Cụ thể các quá trình như sau:.

<span class='text_page_counter'>(12)</span> Phối liệu: phối liệu hợp lý hiện nay để sản xuất gốm sứ cách điện là hệ giàu SiO2 hay giàu oxit kiềm Tạo hình: các dạng sứ cách điện rất khác nhau, tùy kích thước, hình dạng có thể tạo hình dẻo, tiện ướt, tiện khô hay ép bán khô. Tráng men Sấy: + Là một trong các khâu công nghệ quan trọng trong quá trình sản xuất, nhất là các loại sứ kích thước lợn, dày, hình dáng phức tạp. + Sấy sứ điện thường tiến hành theo hai giai đoạn:  Sấy sơ bộ bằng phương pháp sấy tự nhiên trong phòng chờ của phân xưởng tạo hình bằng thời gian từ 8-10 ngày  Sấy ở phòng sấy . Nung: mỗi loại sản phẩm, mỗi lò phản ứng với mỗi loại nhiên liệu sử dụng tương ứng phải xây dựng được quy trình nung riêng. Nói chung việc phân chia giai đoạn bao gồm việc quy định tốc độ nâng nhiệt độ, môi trường nung.  1.3 Phân loại và ứng dụng Người ta chia sứ cách điện ra làm hai loại: Sứ cách điện hạ thế làm việc trong điều kiện điện áp thấp từ 500V trở xuống: các loại sứ đường dây hạ thế, sứ thông tin và một số sứ hạ thế khác. Sứ cách điện cao thế làm việc với thế hiệu tử 500 V trở lên: + Sứ đường dây cao thế: sứ đỡ, sứ treo, sứ hình sao và hình thoi. + Sứ xuyên trong nhà và ngoài trời Sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanh cái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường hoặc nhà.. 1.3.1. Sứ xuyên.

<span class='text_page_counter'>(13)</span> 1.3.2. Sứ treo Thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo.. Có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài và chịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và số lượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việc dùng chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng cách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ. Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song, khi tăngcường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng được thực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên dụng. Việc kẹp dây vào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên dụng. Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau..

<span class='text_page_counter'>(14)</span> Ta cũng có thể thấy sứ cách điện trong một số loại tụ điện yêu cầu điện áp đánh thủng lớn. Ngoài ra các sản phẩm này còn được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động, hệ thống định vị tự động và mấy nghe nhạc cầm tay..

<span class='text_page_counter'>(15)</span> Trong bugi của động cơ, ngoài vai trò cách điện những sản phẩm này còn có đặc tính chịu nhiệt cao cũng như trơ với môi trường. Thường được sử dụng để sản xuất các bộ phận của máy bay, trực thăng, ô tô, ….

<span class='text_page_counter'>(16)</span> 2. GỐM ÁP ĐIỆN. 2.1. Khái niệm: Là loại vật liệu gốm có tính chất áp điện như BaTiO3,PbTiO3… 2.2. Tính chất áp điện: Khi áp vào vật một trường điện thì nó biến đổi hình dạng và ngược lại khi dùng cơ học tác động vào nó thì nó tạo ra dòng điện. Nó như một máy biến đổi trực tiếp từ điện năng sang cơ năng và ngược lại. Nếu như theo chiều hướng thuận, có nghĩa là tác dụng lực lên vật thì sẽ sinh ra điện và ngược lại là áp điện nghịch: sẽ làm cho vật thay đổi kích thước. - Gốm áp điện còn được nghiên cứu về tính quang điện tử dùng trong kĩ thuật laze. 2.3. Quy trình công nghệ cơ bản: Trộn đồng nhất PbO-ZrO2-TiO3 Nghiền ướt với ethanol Sấy khô 80 ℃ Sàng rung Tạo hình ( đúc, đùn) thêm chất kết dính hữu cơ.

<span class='text_page_counter'>(17)</span> Nung kết khối (1200- ℃−1300℃ ) Cụ thể các giai đoạn như sau: * Thường nghiền trộn bằng phương pháp nghiền ướt trong máy nghiền bi và sử dụng máy nghiền rung để oxit tránh bị nhiễm bẩn, thể tích nước phải đủ để đảm bảo hỗn hợp ở dạng chảy lỏng, thường là 100-200% thể tích của bột, có thể thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mong muốn. Thêm vào acceptors dopants tạp ra lỗ trống oxi ( anion) tạp thành PTZ cứng có hằng số điện áp thấp nhưng làm giảm thiệt hại vật liệu, là đầu dò siêu âm. Thêm vào acceptors dopants tạo ra lỗ trống kim loại(cation) tạo thành PTZ mềm có hằng số điện áp cap hơn PTZ cứng nhưng lại thiệt hại lớn ma sát nội trong vật liệu, làm thiết bị truyền động, đầu dò trong viễn thám, điện năng thấp. Ta xử lý nguyên liệu theo tuần tự các quy trình: + Trộn oxit: trộn BaCO3 với TiO2 ở nhiệt độ khoảng 1100 ℃ , kích thước hạt khoảng micromet, sau đó là quá trình Oxalate giúp chúng ta có thể dễ điều chỉnh tỉ lệ Ba/Ti, tạo các bán tinh thể BT kích thước khoảng 10 micromet. + Tiếp tục xử lý Alkoxide: trộn Ba(OH)2 với Ti(OH)3 , dựa vào điều kiện cơ chế phản ứng, có thể tạo thành những đơn tinh thể kích thước 50nm. Tổng hợp lớp nước hóa họa( Hydrothermal Synthesis): tạo các lớp điện môi kích thước bé hơn 3 micromet. Xử lý nhiệt trước khi nung: tạo oxit hoạt tính, đảm bảo độ đồng đều của phối liệu, sau đó nghiền lại thành bột rồi đem tạo hình. * Tạo hình: có nhiều phương pháp tạo hình: - Nén khô - Nén đẳng hình - Đùn…. *Xử lý nhiệt độ cao, nung kết khối: Thường nung ở nhiệt độ khoảng 0.8Tnc, với Tnc là nhiệt độ nóng chảy của phối liệu, đây là giai đoạn quan trọng nhất, các cation sẽ khuyết tán vào các lỗ trống, sai sót, tạo thành cấu trúc áp điện. Tại giai đoạn nung kết khối vì tránh cho chì bay hơi làm thay đổi tỉ lệ chì trong hỗn hợp cần nung thiêu kết trong lò kín. Mặc dù vậy vẫn tổn thấy 2-3% chì so với ban đầu..

<span class='text_page_counter'>(18)</span> 2.4. Một số ứng dụng của gốm áp điện: Gốm áp điện hiện nay được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật và trong đời sống. Xu hướng hiện nay là nghiên cứu gốm PZT(PbO-ZrO2-TiO3) chứa các phụ gia khác nhau nhằm tạo ra các vật liệu mới đáp ứng các lĩnh vực trong đời sống. 2.4.1. Thiết bị cảm biến Gốm áp điện có thể được sử dụng như cảm biến ứng suất và cảm biến gia tốc, do hiệu ứng áp điện trực tiếp. Nó có vai trò vô cùng to lớn trong công nghệ nghiên cứu vật liệu nano, cảm biến những thay đổi khoảng cách, lực vô cùng bé, chế tạo vật liệu từ, chế tạo các bảng mạch, vi mạch điện tử… có ý nghĩa vô cùng quan trọng không thể thay thế được trong ngành vật liệu điện tử ngày nay. Chế tạo các Cantilever cho các mày phân tích nano( AFM, STM…) 2.4.2. Đầu dò siêu âm Ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực quân sự. Siêu âm dò quét rất hữu ích trong ngành điện tử y tế cho lâm sang các ứng dụng khác nhau, từ chẩn đoán để điều trị và phẩu thuật: dựa trên các lĩnh vực siêu âm tiếng dội. Đầu dò siêu âm chuyển đổi năng lượng điện vào mẫu cơ khí khi tạo ra một xung âm thanh và chuyển đổi năng lượng cơ học thành tín hiệu điện khi phát hiện sóng tán xạ. Những tiếng vang thay đổi cường độ theo các loại mô hoặc cấu trúc cơ thể, do đó tạo ra hình ảnh. 2.4.3. Bộ phận đánh lửa khí Điện áp cao trong gốm áp điện, dưới áp lực cơ khí có thể gây ra tình trạng bắt lửa và bốc cháy khí. Có hai điều kiện để ứng dụng lực cơ khí, hoặc bằng một ứng dụng bang xung nhanh hoặc tăng dần, liên tục. 2.4.4. Thiết bị truyền động  Máy in kim là sản phẩm đầu tiên thương mại hóa rộng rãi bằng cách sử dụng gốm sứ thiết bị truyền động.  Động cơ pieze.

<span class='text_page_counter'>(19)</span> 3. GỐM TỤ ĐIỆN. 3.1 Khái niệm: Gốm tụ điện là một loại tụ điện trong đó sử dụng một loại vật liệu gốm giống như điện môi. 3.2 Cấu tạo tụ điện gốm: Tụ điện gốm gồm các lá kim loại ( thường làm bằng nhôm) đặt xen kẽ với các lá làm bằng chất cách điện( điện môi) bằng gốm, có thể thay thế hai bản cực nhôm thành hai bản cực đồng và có thể thay thế chất điện môi gốm bằng giấy, mica, các chất cách điện khác..

<span class='text_page_counter'>(20)</span> 3.2 Tính chất: Gốm tụ điện yêu cầu quan trọng nhất là bền điện và bền kéo . Độ bền điện môi phụ thuộc vào : - Thành phần. -Cấu trúc vật liệu. - Hình dạng sản phẩm. Các loại gốm điện thường có tráng men để nâng cao độ bền cơ và độ bền điện. Màu men thường có màu tối để tăng khả năng hấp thụ nhiệt, giảm nhanh lượng ẩm bám trên bề mặt. 3.3 Quy trình sản xuất: - Tụ gốm được tạo thành từ vật liệu paraeletric hoặc sắt điện được nghiền mịn, chúng được kết hợp với các vật liệu khác để đạt được các đặc tính mong muốn. -Từ những hỗn hợp trên đem nung kết ở nhiệt độ cao, quá trình đốt cháy này tạo ra các tính chất điện môi mong muốn. Độ dày tối thiểu của lớp điện môi trong các điện áp thấp là trong phạm vi 0.5micromet giới hạn xuống bằng kích thước của hạt bột gốm. +Tụ gốm nhiều lớp: gồm nhiều lớp điện cực đối lập xếp chồng lên nhau bên trong kết nối với 2 đầu cuối bên ngoài.  Lớp 1: được tạo thành từ các hạt nghiền mịn từ vật lệu paraelectric như TiO2, được thay đổi bởi phụ gia của kẽm, niobi, magie, coban…và thành phần hóa học của các chất phụ gia được điều chỉnh chính xác để sử dụng nhiệt độ mong mong muốn. Điều đó giúp ra các đặc tính tuyến tính mong muốn của tụ điện. Các chất hóa học có trong lớp một như là MgNb2O6, ZnNb2O6, MgTa2O6, ZnTa2O6, (ZnMg)TiO3, (ZnSn)TiO4, Ba2Ti9O20.  Lớp 2:có điện môi với hằng số điện môi cao do đó hiệu quả tích tốt hơn so với lớp 1 nhưng độ chính xác thấp và ổn định. Nó được làm bằng các vật liệu sắt điện như BaTiO3 và các phụ gia thích hợp như nhôm silicat, magie silicat và oxit nhôm.  Lớp 3: là lớp hang rào hoặc lớp bán dẫn, có hằng số điện môi rất cao lên đến 50000 và hiệu quả tích tốt hơn so với tụ 2 lớp..

<span class='text_page_counter'>(21)</span> 4. GỐM TỪ TÍNH. 4.1. Khái niệm: Là một loại hợp chất gồm oxit sắt từ Fe2O3 hoặc Fe3O4 kết hợp với một hay nhiều nguyên tố kim loại. 4.2. Tính chất : Chúng đều là những hợp chất không dẫn điện, từ tính cao và chịu nhiệt độ cao. Kháng từ thấp có nghĩa là từ hóa của vật liệu có thể dễ dàng đảo ngược hướng mà không tiêu hao năng lượng 4.3. Quy trình sản xuất: 4.3.1. Chu trình sản xuất gốm ferrite cứng: Ferrite cứng (Magnets Ceramic) được sản xuất bởi nung thiêu kết (ở giữa 1.000-1.350oC) là một hỗn hợp của sắt oxit (Fe2O3) và stronti cacbonat (SrCO3) hoặc bari cacbonat (BaCO3) để tạo thành một oxit kim loại. Trong quá trình nung, các hóa chất khác như coban (Co) và lanthanum (La) được thêm vào để cải thiện hiệu suất từ. Sau đó, sản phẩm được làm lạnh và xay tạo thành các hạt nhỏ có kích thước 2μm. SrCO3 + Fe2O3 → SrOFe2O3 + CO2.

<span class='text_page_counter'>(22)</span> SrOFe2O3 + 5Fe2O3 →SrO.6(Fe2O3) BaCO3 + Fe2O3 → BaOFe2O3 + CO2 BaOFe2O3 + 5Fe2O3 → BaO.6(Fe2O3) Tiếp đó, bột được ép khô hay ướt, sấy khô và tái thiêu kết. Trong giai đoạn này, ta đưa vào một từ trường bên ngoài vào áp lên vật liệu bột để sắp xếp các hạt bột thành từng dòng. Trong khi các lực từ tính đang được áp lên vật liệu, bột được ép từ phía trên và dưới cùng với búa thủy động hoặc cơ khí để nén nó để trong vòng khoảng 0,125 inch (0,32 cm) áp lực của búa hay máy cơ khí là khoảng 10.000 psi đến 15.000 psi (70 MPa đến 100 MPa). Sau đó, đến quá trình nén bột kim loại để biến chúng thành hợp chất. Quá trình này thường gồm 3 giai đoạn:  Trong giai đoạn đầu, các vật liệu nén dược làm nóng ở nhiệt độ thấp, hơi  Trong giai đoạn thứ hai, nhiệt độ được nâng lên khoảng 70-90% trong những điểm nóng chảy của hợp kim kim loại và giai đoạn này diễn ra trong vài giờ hoặc vài ngày để các hạt nhỏ liên kết với nhau.  Giai đoạn cuối cùng, các nguyên liệu được làm lạnh xuống từ từ dưới sự kiểm soát từng khoảng nhiệt độ. Quá trình ủ: Các hạt kết dính sau khi trải qua hệ thống sưởi và làm mát sẽ được đem đi ủ. Giai đoạn này giúp loại bỏ hoàn toàn các tạp chất dư và tăng dộ từ tính. Cuối cùng là quá trình gia công và từ hóa: làm cho bề mặt nhẵn bóng, phủ lớp bảo vệ bên ngoài, các vật liệu tiếp tục nạp năng lượng điện từ trường nó giúp gắn kết các nhóm nguyên tử bên trong vật liệu tạo thành một nam châm vĩnh cửu mạnh. 4.3.2. Chu trình sản xuất gốm từ tính mềm:. 4.3.2.1. Trộn bột Trong trộn hoạt động, các muối của các kim loại (trong biểu mẫu của các oxit hoặc cacbonat) được kiểm tra độ tinh khiết (ppm). Nguyên liệu có dộ tinh khiết cao rất cần thiết để sản xuất lõi. + Trộn ướt (nước được sử dụng để hòa trộn): (I) Trọng lượng của bột khô (oxit sắt, mangan di-oxit và oxit kẽm) = 2,0 kg..

<span class='text_page_counter'>(23)</span> (II) Trọng lượng của nước khử ion hóa= 5 kg (III) Thời gian trộn= 8 Giờ Sau 8 giờ. trộn, bùn khô vào lò nướng ở 150 ℃ trong đêm đó cho bột khô và hỗn hợp. 4.3.2.2. Thiêu kết Sau khi trộn, bột được nung tại một nhiệt độ khoảng 75% nhiệt độ thiêu kết. Bột sẽ được đưa vào các khay nhỏ để thiêu đốt và nâng nhiệt độ lên 950℃ đồng thời cho Mn, Ni, Zn vào. Trong thời gian muối cacbonat là chuyển đổi thành oxit và các tạp chất bị bốc hơi. Độ co rút của sản phẩm giảm xuống còn 1718% thay vì 20-21%, điều này làm giảm khả năng hình thành các vết nứt trong khi làm mát sản phẩm thiêu kết. 4.3.2.3 Nghiền Nghiền ướt được thực hiện trong máy cuộn nghiền. Hoạt động này tương tự như hoạt động trộn ướt chỉ khác ở thời gian thực hiện, máy chạy khoảng 2024 tiếng, thay vì 8 tiếng để đảm bảo giảm kích thước hạt từ 2-6μm. Hỗn hợp tiếp tục được nung và thiêu kết Mn-Zn giúp tăng mật độ lên mức tối đa (4,95g/cm3) và kích thước hạt trung bình là 8- 10μm tăng độ thấm. 4.3.2.4. Sấy phun Trong khi phun khô, bùn ferrite được truyền qua một hai vòi phun chất lỏng: Poly vinyl alcohol (PVA) được sử dụng như một chất kết dính. Glycerin được sử dụng để bôi trơn và nước được sử dụng để cung cấp một số độ ẩm. Tất cả những thành phần này được trộn đồng nhất. Đối với một kích thước lô 200 kg. Hàm lượng phụ gia như sau:  Poly Vinyl Alcohol = 1.50 Kg.  Nước / Spirit = 8,0 Kg.  Glycerin = 1,0 Kg.  Lưới kích thước của hạt = 40-150 gritz 4.3.2.5. Nén Giai đoạn được thực hiện trên máy ép cơ khí, thủy lực hoặc đẳng tĩnh. Lực nén khoảng từ 2 tấn đến 100 tấn tùy vào diện tích mặt cắt ngang của các chất. hoạt động này ảnh hưởng tới sự hình thành vết nứt và sự biến dạng của sản phẩm trong quá trình thiếu kết cũng như tính thấm của sản phẩm. 4.3.2.6. Thiêu kết Đây là bước rất quan trọng trong việc sản xuất. Ở giai đoạn này, các sản phẩm đạt được tính chất cơ học tốt Quá trình thiêu kết của ferrites mangan-kẽm.

<span class='text_page_counter'>(24)</span> cần kiểm soát thời gian, nhiệt độ và không khí tại mỗi giai đoạn của chu trình thiêu kết.  Sưởi ấm dần từ nhiệt độ phòng đến khoảng 800℃ lúc này các tạp chất, độ ẩm dư, chất kết dính và chất bôi trơn được đốt cháy.  Nhiệt độ đang tiếp tục tăng lên đạt 1325-1375℃, trong khi nhiệt độ tăng ta đưa một dòng khí không có tính oxi hóa nhu nitrogen vào trong lò nung để giảm lượng oxygen trong không khí lò nhằm đảm bảo chất lượn Mn-Zn.  Công doạn cuối là ủ thành phẩm ở 800℃ trong 2 tiếng. 4.3.2.7. Gia công Các lõi ferrit bị nghiền bởi bánh xe kim cương và tạo thành hình dạng nhất định. 4.4.. Phân loại và ứng dụng Gốm từ tính( ferrit hay ceramic magnets) được chia thành 2 loại:. 4.4.1. Gốm từ tính cứng 4.4.1.1. Thành phần Ngoài oxit sắt còn có các hợp chất khác gồm bari cacbonat (BaCO3), stronti cacbonat (SrCO3) và các hợp chất chứa bari hay stronti như:  Strontium ferrite, SrFe12O19 (SRO.6Fe2O3), được sử dụng trong động cơ điện nhỏ, các thiết bị vi sóng, ghi âm phương tiện truyền thông, phương tiện truyền thông magneto-quang, viễn thông và các ngành công nghiệp điện tử.  Bari ferit, BaFe12O19 (BaO.6Fe2O3), một nguyên liệu phổ biến cho các ứng dụng nam châm vĩnh cửu. ferrites Bari là gốm sứ ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và chống ăn mòn. Chúng được sử dụng trong nam châm loa và phương tiện để ghi âm từ tính như thẻ từ.  Cobalt ferrite, CoFe2O4 (CoO.Fe2O3), được sử dụng trong một số phương tiện truyền thông để ghi âm từ tính. 4.4.1.2. Ứng dụng - Gốm ferrite cứng có độ kháng từ cao nên chúng thường được sử dụng cho các thiết bị như đệm nam châm tủ lạnh, đệm loa phóng thanh, động cơ điện nhỏ, bảng hiển thị và các thiết bị không dây (tai nghe) . Ngoài ra, chúng được sử dụng trong các dây cáp máy tính nhằm ngăn chặn tiếng ồn điện ở tần số cao ( nhiễu tần số vô tuyến). - Được dùng làm nam châm vĩnh cửu. 4.4.2. Gốm từ tính mềm 4.4.2.1. Thành phần Ngoài oxit sắt còn có chứa các hợp chất niken, kẽm và mangan..

<span class='text_page_counter'>(25)</span>  Gốm ferrit Mn-Zn được sử dụng đối với các thiết bị có tần số dưới 5Hz  Gốm ferrit Ni-Zn thường được sử dụng trong các thiết bị có điện trở suất lớn hơn so với gốm ferrit Mn-Zn và có tần số 1Hz. 4.4.2.2. Ứng dụng Gốm ferrite mềm được dùng làm các ống lọc song, làm các màn từ, lõi máy biến thế, lõi nam châm điện, làm các linh kiện trong bộ phận lưu nhắc tín hiệu của máy tính điện tử và trong mục đích khác. 5. GỐM BÁN DẪN 5.2. Đặc tính của vật liệu bán dẫn Cái tên "bán dẫn" được biết đến rộng rãi, vậy chất bán dẫn là gì? Chất bán dẫn là những chất có tính chất điện đặc biệt. Một chất cho phép dòng điện chạy qua được gọi là chất dẫn điện, và một chất không cho dòng điện chạy qua được gọi là chất cách điện. Chất bán dẫn là những chất có tính chất dẫn điện ở mức trung gian giữa chất chất dẫn điện và chất cách điện. Tính dẫn điện của một chất được đặc trưng bởi giá trị điện trở suất. Các chất dẫn điện như vàng, bạc và đồng có điện trở suất nhỏ và dễ dàng cho dòng điện chạy qua. Các chất cách điện như cao su, thủy tinh, gốm sứ có điển trở suất cao và khó cho dòng điện đi qua. Chất bán dẫn có tính chất dẫn điện ở khoảng giữa của 2 loại nói trên. Giá trị của điện trở suất có thể thay đổi theo nhiệt độ, ví dụ: với chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp, chúng gần như không cho dòng điện đi qua, nhưng khi nhiệt độ tăng chúng lại cho dòng điện đi qua một cách dễ dàng. Các chất bán dẫn tinh khiết không chứa tạp chất gần như không dẫn điện. Nhưng khi được pha tạp thêm bằng một số tạp chất chúng lại trở lên dẫn điện và cho dòng điện đi qua chúng một cách dễ dàng. Chất bán dẫn bao gồm một nguyên tố duy nhất được gọi là chất bán dẫn nguyên tố, ví dụ chất bán dẫn phổ biến nhất là silic. Mặt khác, Các chất bán dẫn được tạo thành từ hai hay nhiều thành phần được gọi là hợp chất bán dẫn, và được sử dụng trong các laser bán dẫn, điốt phát sáng, vv... 5.3. Vật liệu bán dẫn trong cuộc sống hàng ngày Chất bán dẫn được sử dụng như thế nào? Vì chất bán dẫn không được bày bán một cách phổ thông trong các cửa hàng giống như các thiết bị điện, nên nó có thể khó hình dung với nhiều người, nhưng trong thực tế, nó được sử dụng trong rất nhiều thiết bị điện. Ví dụ, cảm biến nhiệt độ được trong điều hòa không khí được làm từ chất bán dẫn. Nồi cơm điện có thể nấu cơm một cách hoàn hảo là nhờ hệ thống điều khiển nhiệt độ chính xác có sử dụng chất bán dẫn. Bộ vi xử lý của máy tính CPU cũng được làm từ các nguyên liệu chất bán dẫn. Nhiều sản phẩm tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủ lạnh và bóng đèn LED cũng sử dụng chất bán dẫn. Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn cũng đóng một vai trò trung tâm trong hoạt động của các máy ATM, xe lửa, internet, truyền thông và nhiều thiết bị.

<span class='text_page_counter'>(26)</span> khác trong cơ sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn như trong mạng lưới y tế được sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe người cao tuổi, vv... Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm năng lượng, thúc đẩy việc bảo tồn môi trường toàn cầu. Với phạm vi ứng dụng của mình, các chất bán dẫn đã mang lại cho chúng ta cuộc sống cuộc sống thoải mái.. Chất bán dẫn là vật chất có điện trở suất nằm ở giữa trị số điện trở suất của chất dẫn điện và chất điện môi khi ở nhiệt độ phòng: ρ = 10-4 ÷ 107 Ω.m Trong kỹ thuật điện tử chỉ sử dụng một số chất bán dẫn có cấu trúc đơn tinh thể, quan trọng nhất là hai nguyên tố Gecmani và Silic. Thông thường Gecmani và Silic được dùng làm chất chính, còn các chất như Bo, Indi (nhóm 3), phôtpho, Asen (nhóm 5) làm tạp chất cho các vật liệu bán dẫn chính. Đặc điểm của cấu trúc mạng tinh thể này là độ dẫn điện của nó rất nhỏ khi ở nhiệt độ thấp và nó sẽ tăng theo lũy thừa với sự tăng của nhiệt độ và tăng gấp bội khi có trộn thêm tạp chất. Việc sử dụng gốm sử trong ngành công nghiệp ngày càng tăng do sự kết hợp mong muốn của cac tính chất điện, cơ khí, vật chất thường được tìm thấy trong đồ gốm. Đứng trước các nhu cầu của người tiêu dùng là các thiết bị điện tử của họ phải nhanh , nhỏ và ít tốn kém thì các nhà chế tạo thiết bị bán dẫn đã lợi dụng các thành phần gốm tiên tiến để đạt được hiệu quả mong muốn.Việc sản xuất gốm sứ cho nghành công nghiệp là điển hình tiêu chuẩn sản xuất gốm cấu trúc , sử dụng các phương pháp hình thành và đầm nén truyền thống. sự khác biệt lớn nhất đó là yêu cầu về độ tinh khiết của gốm và sự kiểm soát rất chặt chề tính chất điện. 5.4. Khái niệm Gốm bán dẫn Mạch bán dẫn thực chất là một mạch tích hợp IC..

<span class='text_page_counter'>(27)</span> 5.4.1. Mạch tích hợp (IC) Một mạch tích hợp (IC) là một thiết bị điện tử được tạo thành từ nhiều thành phần có chức năng khác nhau như bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện, vv…trên một tấm nền bán dẫn silicon, và được đóng gói kín chỉ để lộ ra các đầu kết nối. Hiện nay, kích thước nhỏ nhất của một linh kiện bên trong IC đã đạt đến giá trị giới hạn vào khoảng 10 nanomet (nm: 10-9m), đây là một giá trị rất nhỏ. Các Radio bán dẫn, một thời là niềm đam mê của nhiều người, cấu tạo bao gồm một bảng mạc in với các bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện và điốt rời rạc, chúng được liên kết với nhau. Các IC hiện nay có mật độ tích hợp rất cao đã giúp thu nhỏ thiết bị khoảng 1/55000 kích thước, và thu nhỏ 3 tỷ lần về diện tích so với chiếc đài bán dẫn cổ điển. Nhờ có độ tích hợp cao, IC với rất nhiều chức năng loại nhúng đã tăng cường đáng kể hiệu suất của thiết bị điện tử. 5.4.2. Quá trình sản xuất Nhiều IC được tạo ra trên một đế silic (diced), sau đó người ta tiến hành cắt rời thành nhiều chip IC (Die). Các chip IC sẽ được đóng gói kín bên trong một lớp vỏ có kích thước to hơn để tiện cho việc gắn chúng lên các bảng mạch in, và cũng là để bảo vệ cho nhân IC bên trong lớp vỏ. Nếu bạn mở vỏ case của một máy tính để bản ra, bạn sẽ thấy nhiều linh kiện cói nhiều chân thò ra ngoài. Đây chính là những IC đã được đóng gói kín bên trong lớp vỏ bọc. 5.4.3 Kỹ thuật sản xuất gốm bán dẫn - Nguyên liệu: ZnO, MgO+ TiO2, AgS…Tùy theo tính chất của nguyên liệu và sản phẩm, dây chuyền sản xuất cũng như các thông số kỹ thuật của nó khác nhau. - Phối liệu sau khi nghiền mịn được tách nước và nung sơ bộ để giảm co khí nung sản phẩm - Sau khi nung, hỗn hợp được đập nhỏ và nghiền mịn trong máy nghiền bi với một lượng hóa chất dẻo hữu cơ hoặc vô cơ. - Tạo hình: sản phẩm có dạng tấm hoặc dạng mỏng, hoặc dạng thỏi hình trụ được tạo hình bằng phương pháp bán hô hoặc dẻo. - Nung: sản phẩm được nung trong môi trường khử hidro ở trong khoảng nhiệt độ 1300-1700 ℃ tùy theo phẩn phối liệu. 5.5. Ứng dụng Gốm bán dẫn: Các ví dụ điển hình về vật liệu gốm trong ngành công nghiệp bán dẫn: 5.5.1. Oxide Gốm sứ (SiO2, Al2O3) Thạch anh nóng chảy là gốm được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp bán dẫn.Thạch anh là truyền thống được coi là kết tinh, nhưng trong ý nghĩa này nó đề cập đến độ tinh khiết cao, như thủy tinh silica, độ tinh khiết của nó cao, kháng hóa chất và vật liệu cách nhiệt và điện, điều đó giúp thạch anh trở thành vật liệu ưa thích cho một loạt các ứng dụng quá trình bán dẫn, bao gồm cả việc truyền tải và quá trình oxy hóa thiết bị, nồi nấu kim loại để tạo các thỏi silic, epitaxy lò phản ứng lắng đọng silic, wafer, wafer đơn quá trình thiết bị và các thành phần gia công phức tạp..

<span class='text_page_counter'>(28)</span> Hình 1. Thành phần chế biến thạch anh bán dẫn Nhôm có độ tinh khiết cao được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chế biến wafer bán dẫn. Sử dụng alumina khoảng từ độ tinh khiết tiêu chuẩn (99,5%) đến cực độ tinh khiết cao (99,9% ). Alumina cách điện và cách nhiệt, độ cứng tương đối cao và có khả năng chống một loạt các chất hóa học ăn mòn. Sự kết hợp của các thuộc tính đó đã tạo ra nhiều ứng dụng rất quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn. 5.5.2. Carbide Gốm sứ (SiC và B4C). Hình 2. Thành phần SiC từ Norton Electronics Silicon carbide là một vật liệu đạt được sử dụng nhiều trong chất bán dẫn ở quy trình chế tạo đơn wafer. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các lò khuếch tán trong hơn 25 năm qua do độ tinh khiết cao và độ bền nhiệt cao. Cacbua bo gốm tương tự như cacbua silic trừ điện trở suất của nó thấp hơn. Cacbua bo không được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bán dẫn, nhưng có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ plasma do thành phần của nó và khả năng chống ăn mòn. 5.5.3. Nitrit Gốm sứ (Si3N4, AlN, BN).

<span class='text_page_counter'>(29)</span> Hình 3. CerbecT bóng silicon nitride từ Norton Cerbec Trong khi silicon nitride được bắt đầu thấy sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn như một nhiệt mở rộng , ăn mòn cao thay thế kháng thấp cho nhôm, sử dụng truyền thống của mình trong ngành công nghiệp bán dẫn dưới các hình thức vòng bi gốm (xem hình 3).Những quả bóng gốm cung cấp một số tính năng trên ổ bi tiêu chuẩn trong các hình thức bôi trơn ít, ma sát thấp, cách điện và chống ăn mòn tốt, điện trở silicon nitride và hằng số điện môi là tương tự như của alumina, nhưng vật liệu đó có thể còn mạnh hơn do vi mô của nó. Việc sử dụng các nitride nhôm làm vật liệu đã được kiểm soát chặt chẽ các tính chất điện là rất quan trọng cho các ứng dụng như bàn cặp điện (ESC). dẫn nhiệt cao và thực hiện tốt việc mở rộng nhiệt của nó để làm cho silicon nitride nhôm trở thành vật liệu mong muốn để sử dụng trong ESC, trong đó cung cấp fixturing cho wafer silicon trong môi trường chân không mà không cần dùng kẹp cơ khí. Trong việc tạo ra một nitride puck nhôm, một loại bột tinh khiết cao lại một lần nữa thu được và xử lý, trải qua các quá trình khác nhau được sử dụng để chế tạo điện cực nhúng là phương pháp phổ biến nhất. Ngành công nghiệp chế biến bán dẫn được sử dụng chủ yếu trong các lò khuếch tán trong đó một BN wafer được sử dụng để chủ động tấm silicon dope. C cũng được sử dụng như một chất cách điện trong các thiết bị cấy ghép ion.Trong số các tính chất nổi trội nhất của nó là điện môi cao, dẫn nhiệt. Không giống như các thành phần gốm sứ khác, boron nitride có thành phần rắn tất cả được gia công trực tiếp từ một nitrided phôi ép nóng lớn đã được tổng hợp từ nguyên liệu B2O3. 6. GỐM SIÊU DẪN:.

<span class='text_page_counter'>(30)</span> 6.1. Hiện tượng siêu dẫn: là hiện tượng điện trở của một số vật rắn đột ngột mất, khi nhiệt độ của chúng giảm xuống một ngưỡng nhất định.. 6.2. Khái niệm chất siêu dẫn: Chất siêu dẫn là những chất tồn tại ở nhiệt độ cực thấp, dòng điện chạy qua không có trở kháng 6.3. Vật liệu gốm siêu dẫn: Vật liệu gốm siêu dẫn là vật liệu chứa hỗn hợp các nguyên tố cấu thành yttrium(Y), barium(Ba), oxit kim loại đồng. Chất gốm này trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ 77K. Gốm được sử dụng làm chất siêu dẫn có cấu trúc Perovskite. Công thức hóa học là YBa2Cu3O7 6.4. Phương pháp sản xuất: - Tổng hợp từ pha rắn - Sản phẩm dạng khối - Sản phẩm dạng màng 6.5. Quy trình sản xuất: Nguyên liệu. sản phẩm dạng bột. Nghiền trộn. ray. S ấy. sấy. Hỗn hợp các oxit Nung. nghiền Hợp chất Perovskite. 6.6. Ứng dụng: -. Dây cáp và nam châm siêu dẫn. -. Máy chụp hình điện não.

<span class='text_page_counter'>(31)</span> -. Tạo ra máy gia tốc mạnh. -. Tàu đệm từ Yamanashi. -. Thiết bị SQUIT dùng để đo từ trường..

<span class='text_page_counter'>(32)</span>