الألومينا هي المادة الخزفية المتطورة الأكثر استخدامًا. تُستخدم على نطاق واسع في هندسة التصنيع والأجهزة المنزلية. تتميز الألومينا بانخفاض تكلفتها وخصائصها الاستثنائية.
من أهم خصائص أكسيد الألومنيوم هي الصلابة الشديدة، ونقطة الانصهار العالية، والكثافة العالية، والتوصيل الحراري العالي، والقدرة على العزل الممتازة، والخمول.
ستساعدك هذه المقالة على تعلم جميع خصائص الألومينا بالتفصيل. لنبدأ.
ما هو الألومينا؟
لنلقِ نظرة سريعة على ماهية الألومينا قبل الكشف عن خصائصها. سيساعدك هذا على فهم خصائص الألومينا بشكل أفضل.
الألومينا هي مادة سيراميكية شائعة تعرف باسم أكسيد الألومنيوم (Al2O3) أو ألكوكسيد.
المواد الخام للألومينا هي الياقوت والزفير، وهما متوفران في الطبيعة. تُعالَج هذه الألومينا الخام بنظام يُسمى عملية باير.
ومن ثم يتم استخدامه في الصناعات المختلفة كعنصر سيراميكي لتصنيع عناصر مختلفة.
ما هي الخصائص المهمة للألومينا؟
يتميز أكسيد الألومنيوم أو الألومينا بخصائص مميزة عديدة تجعله مادة سيراميكية شائعة الاستخدام. وفيما يلي أهم خصائص الألومينا:
1.نقطة الانصهار العالية: تبلغ درجة انصهار سيراميك الألومينا حوالي ٢٠٧٢ درجة مئوية، ما يسمح له بتحمّل درجات حرارة عالية جدًا.
نقطة الانصهار العالية هي الحرارة اللازمة لصهر مادة من الحالة الصلبة إلى السائلة. عادةً، تُعتبر أي مادة تزيد درجة انصهارها عن 700 درجة مئوية ذات نقطة انصهار عالية.
ولهذا السبب، يتم استخدام سيراميك الألومينا الهندسي الصناعي على نطاق واسع في الأفران والمواقد.
2.كثافة: تتمتع الألومينا بكثافة عالية تبلغ حوالي 3.9 جم / سم3.
تُعرَّف كثافة المادة بأنها حاصل قسمة كتلتها بالغرام على حجمها بالسنتيمتر المكعب. وبالتالي، فإن وحدة الكثافة هي غرام/سنتيمتر مكعب أو غ/سم³. وهي تُشير إلى أن كثافة المادة تتناسب عكسيًا مع حجمها.
سيراميك الألومينا جسيم دقيق لا يحتوي على فراغات في بنيته، مما يعني كثافته العالية. لذلك، يُستخدم كعنصر في تصنيع معدات الكشط.
3.صلابة: أكسيد الألومنيوم الخزفي هو ثاني أصعب مادة بعد الماس بمقياس موس 9. مقياس موس هو وحدة قياس صلابة تتراوح من 1 إلى 10. اسم الوحدة مأخوذ من عالم المعادن الألماني فريدريش موس.
ومع ذلك، فإن الصلابة هي قدرة المادة على مقاومة التشوه. وتتحمل الألومينا الخزفية الصناعية أي خدش أو انبعاج.
يمكنك إحداث خدوش على مكونات سيراميك الألومينا باستخدام الماس فقط. لا يمكن لأي مواد أخرى أن تُخرّبها.
4.قوة الضغط: تبلغ قوة ضغط الألومينا 3000 ميجا باسكال (ميجا باسكال). وتُعدّ الميجا باسكال وحدة قياس الضغط الأكثر استخدامًا في العلوم والهندسة.
واحد ميجا باسكال = مليون باسكال.
قوة الضغط هي قدرة المادة على تحمل الإجهاد. وهي أهم خاصية ميكانيكية للمواد الإنشائية الصلبة.
يمكن للألومينا مقاومة الانهيار تحت حالات الضغط العالية للحصول على قوة ضغط عالية.
5.مقاومة التآكل: تتميز الألومينا بمقاومة عالية للتآكل والتلف. مقاومة التآكل هي قدرة المادة على مقاومة التدهور والتحلل الكيميائي في بيئة تآكلية.
التآكل هو تلف يحدث عادةً نتيجة الأكسدة والتفاعلات الكيميائية. عند اختيار مادة لتصنيع منتجات مقاومة للتآكل، يجب اختيار مادة ذات مقاومة عالية للتآكل.
ومن ثم، يتم استخدام أكسيد الألومنيوم في تصنيع أجسام المضخات، ومراوح المضخات، وحراس الخيوط، وأجهزة قياس الجرعات، وما إلى ذلك.
6.المقاومة الكيميائية: Al2O3 (الألومينا) مقاوم للتفاعلات الكيميائية. لا يتفاعل مع التفاعلات الكيميائية حتى في البيئات الكيميائية شديدة التفاعل.
تُعرَّف المقاومة الكيميائية بأنها قدرة المادة على تحمُّل أي تفاعل كيميائي. لا يُجري أكسيد الألومنيوم (Al2O3) تفاعلات كيميائية حتى عند ملامسته للأحماض والقواعد والقلويات شديدة التفاعل.
تعد مادة Al2O3 مادة شائعة الاستخدام في صناعات الرعاية الصحية والفضاء والسيارات بسبب هذه الخاصية.
7.المقاومة الكهربائية: يتميز سيراميك الألومينا بمقاومة كهربائية عالية تبلغ حوالي 1×10^14 أوم/سم. في المقابل، يتميز بموصلية كهربائية منخفضة جدًا عند درجات الحرارة والترددات العالية، مما قد يعيق تدفق الكهرباء ويضمن السلامة الكهربائية.
كما أن الألومينا قادرة على منع فقدان الطاقة بفضل هذه الخاصية المقاومة. ولهذا السبب، تُستخدم مكونات سيراميك الألومينا في العديد من المجالات الكهربائية والإلكترونية.
تشكل ألواح السيراميك المصنوعة من الألومينا العناصر الأساسية للمحولات وخطوط الطاقة ومعدات التبديل التي تعد من المعدات الحيوية لأنظمة توليد الطاقة وتوزيعها.
هناك استخدام شائع آخر للألومينا وهو في لوحات الدوائر الإلكترونية والركائز لإنشاء فصل بين العناصر الموصلة.
كما أن لها تطبيقات في إنتاج شمعات الاحتراق، وعناصر التسخين، وأفران الميكروويف، وأنظمة الرادار.
8.القوة العازلة: تتميز الألومينا بقوة عزل عالية تبلغ 400 كيلوفولت/ملم. يُشير الاختصاران AC وKV إلى كيلوفولت التيار المتردد. تُعرَّف القوة العازلة بأنها أقصى جهد للمادة قبل الانهيار مقسومًا على سمكها بالملليمتر.
هو قياس القوة الكهربائية لأي مادة عازلة. كلما زادت القوة الكهربائية للمادة، زادت قدرتها على العزل الكهربائي.
الأسئلة الشائعة
ما هي الخصائص الفيزيائية للألومينا؟
الخصائص الفيزيائية للألومينا هي المظهر واللون وحجم الحبيبات وشكلها والنقاء والصلابة.
هل الألومينا سيراميك؟
نعم، الألومينا هي مادة سيراميكية شائعة.
كيفية تعريف الألومينا؟
الألومينا مادة صلبة بلورية تتكون من صخور وطين مختلفين. وهي من أكثر المواد الخزفية فعاليةً، وتُستخدم في تصنيع أشباه الموصلات، والركائز الإلكترونية، وقطع غيار السيارات، وغيرها.
التركيب الكيميائي للألومينا هو ذرتان من الألومنيوم وثلاث ذرات أكسجين. وبالتالي، فإن الصيغة هي Al2O3.
ما هي الخصائص الميكانيكية للألومينا؟
الخصائص الميكانيكية للألومينا هي القوة الميكانيكية، والصلابة، وقوة الضغط، ومقاومة التآكل، واللدونة، والمرونة، ومقاومة التآكل.
ما هي أهمية الألومينا؟
تُعرف سيراميك الألومينا أيضًا بأنها مادة سيراميكية صناعية متطورة. لها تأثير كبير في تصنيع المعدات والآلات الصناعية والهندسية الحديثة. وهي عنصر سيراميكي صديق للبيئة ومنخفض التكلفة.
الألومينا هي العنصر الأساسي في قواعد الدوائر الكهربائية، وأجهزة الاستشعار، والمحولات، ومعدات التبديل، وأنابيب الليزر، وأنابيب الحرارة، والدروع الباليستية، والزجاج المضاد للرصاص، وما إلى ذلك.
ما هي الخصائص الكهربائية للألومينا؟
تشير الخصائص الكهربائية للألومينا إلى المقاومة العالية والقوة العازلة العالية والتوصيل المنخفض.
ما هي الخصائص الكيميائية للألومينا؟
الخمول والمقاومة الكيميائية والأمفوتيرية هي الخصائص الكيميائية الأساسية للألومينا.
خلاصة القول حول الخصائص المهمة للألومينا:
معرفة الخصائص المهمة للألومينا ستساعدك على التألق في مجالاتك المهنية. يُعدّ تعلم خصائص الألومينا المختلفة أساسًا لتطبيقها كعنصر سيراميك هندسي.
سترشدك هذه المهارة خلال عملية تصنيع واستخدام منتجات عالية الجودة باستخدام سيراميك الألومينا.
نأمل أن تكونوا قد استمتعتم بقراءة المقال. شكرًا لكم.