Alumiinioksidin lämmönjohtavuuden edut

Alumiinioksidi (Al2O3) on yksi yleisimmistä oksidikeraamisista materiaaleista, jolla on erinomaiset ominaisuudet, kuten mekaaninen lujuus, kovuus, tulenkestävyys, dielektriset ominaisuudet sekä huoneenlämmössä että korkeissa lämpötiloissa ja lämmönjohtavuus.

Lämpöisotrooppinen keramiikka on erinomainen materiaalivalinta eristyssovelluksiin. Tämä tarkoittaa, että sen johtavuus pysyy suhteellisen samana eri kidesuuntauksissa, joten se soveltuu sovelluksiin, joissa tarvitaan lämmönsäätelyä tai suojaa suorilta lämmönlähteiltä.

Alumiinioksidi on korkean lämpötilan materiaali

Alumiinioksidi on poikkeuksellinen korkean lämpötilan materiaali, jolla on erinomaiset sähkö- ja lämpöominaisuudet, minkä vuoksi se on välttämätön monissa korkean lämpötilan sovelluksissa, kuten uuneissa, uuneissa ja muissa laitteissa. Lisäksi alumiinioksidi kestää hyvin korroosiota ja kemiallisia hyökkäyksiä, joten se soveltuu syövyttäviin ja kuumiin ympäristöihin.

Alumiinioksidin kemiallisen rakenteen ansiosta se pysyy joustavana korkeissa lämpötiloissa, minkä ansiosta se soveltuu vaativiin teollisuusprosesseihin, kuten valmistukseen, energiantuotantoon ja tutkimukseen. Alumiinioksidi korvaa erinomaisesti teräksen, kromin ja muut metallit, ja sen äärimmäinen kovuus, kulutuskestävyys ja lämmönjohtavuus tekevät siitä erinomaisen materiaalin.

Bauksiittia esiintyy useissa eri muodoissa, alkuperäisestä bauksiitista ja lateriittiesiintymistä sen silikaattimuotoihin savimineraaleissa, kuten gibbsiitissa ja diasporissa, tai maasälpä- ja kyaniittiesiintymissä.

Alumiinioksidi voidaan helposti muotoilla eri muotoisiksi ja kokoisiksi valmistusta varten, ja se on erinomainen eriste, mikä tekee siitä täydellisen materiaalin käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa. Alumiinitankoja voidaan valmistaa leikkaus- ja hiontasovelluksiin, kun taas helmiä voidaan käyttää pinnoitteina tai laboratoriotavarana.

Vaikka alumiinioksidin sähkönjohtavuus on alhainen, sen sulamispiste on noin 2 050 degC (3 700 degF), joten se soveltuu korkean lämpötilan ympäristöihin. Alumiinioksidin ylivoimainen lujuus, kulutuskestävyys ja sähköeristysominaisuudet tekevät siitä myös arvokkaan materiaalin siitä valmistetuissa keraamisissa tuotteissa.

Tämä käyttäytyminen voidaan selittää alfa-faasialumiinin muodostumisella kiinteän olomuodon reaktion aikana. Alfa-faasialumiinioksidi kuuluu vahvimpiin ja jäykimpiin oksidikeramiikkoihin; sillä on suuri lujuus ja äärimmäinen kovuus (9 Mohsin asteikolla). Lisäksi sen kemiallinen vastustuskyky tekee siitä erittäin haluttavan.

Alumiinioksidin mekaaniset ominaisuudet riippuvat suuresti sen mikrorakenteesta ja sen sisältämän rutiilin määrästä. 10 painoprosenttia rutiilia sisältävät alumiinioksidit ovat vahvimpia, mikä johtuu AT-hiukkasten ja suurempien rakeiden muodostumisesta komposiiteissa.

Se on isotrooppinen

Alumiinioksidi (alumiinioksidi) on poikkeuksellisen monipuolinen keraaminen materiaali, jolla on alhainen sähkönjohtavuus, korkea lujuus, äärimmäinen kovuus ja erinomaiset lämpöominaisuudet. Työstettävyytensä ja korroosionkestävyytensä ansiosta se on erinomainen substraattimateriaali puolijohdevalmistukseen, lasereihin, tarkkuusoptiikkaan sekä lääkinnällisten laitteiden (antureiden) lämmönsiirtoon ja tarjoaa samalla sähköturvallisuutta. Alumiinioksidia käytetään laajalti ilmailu- ja avaruusalalla, ydinenergiassa, teollisuuden lämmityksessä ja lasi-metalli-tiivisteiden valmistuksessa polttoaineletkujen suojaamiseksi kulumiselta hiilivoimalaitoksissa.

Vaikka alumiinioksidilla on monia myönteisiä ominaisuuksia, sen lujuus voi tehdä siitä murtumisalttiin. Siksi keramiikan sitkeyden parantaminen edellyttää yleensä sitkeän faasin lisäämistä, joka hajottaa jännitystä ja jakaa säröenergiaa tasaisemmin - tämä johtaa kuitenkin yleensä lujuuden ja jäykkyyden vähenemiseen sekä suorituskyvyn heikkenemiseen kryogeenisissä lämpötiloissa.

Näiden haasteiden ratkaisemiseksi luodaan alumiinioksidipohjaisia nanokomposiitteja, joilla parannetaan niiden mekaanisia ominaisuuksia ja lisätään sitkeyttä. Vahvistusmateriaalit, kuten titaanikarbidi (TiC), zirkoniumoksidi (ZrO2), piikarbidi (SiC) ja hiilinanoputket (CNT), lisäävät sekä vetolujuutta ja sitkeyttä että alumiinioksidin lämmönjohtavuutta.

Ymmärtää, että materiaalien lämmönjohtavuus vaihtelee lämpötilan mukaan; korkeammat lämpötilat johtavat alhaisempaan lämmönjohtavuuteen, minkä vuoksi sopivien materiaalien valinta tiettyihin sovelluksiin on kriittinen tehtävä.

Alumiinioksidi on erinomainen sähköinen eriste, ja sitä voidaan käyttää tunneliesteenä suprajohtavissa laitteissa, kuten yhden elektronin transistoreissa ja suprajohtavissa kvanttiinterferenssilaitteissa. Lisäksi alumiinioksidipinnoitteet ovat osoittautuneet hyödyllisiksi myös aurinkokennojen suorituskyvyn parantamisessa. Lisäksi alumiinioksidilaatat, joita käytetään suojaamaan hiilen voimalaitosten jauhetun polttoaineen linjoja ja savukaasuja kulumiselta, valmistetaan alumiinioksidista; niiden kestävyyden on kestettävä ankaria kemiallisia ympäristöjä, jotta ne voivat suojata herkkiä alueita pitkällä aikavälillä.

Se johtaa hyvin lämpöä

Alumiinioksidi on erinomainen lämmönjohdin, joka pystyy toimimaan korkeissa lämpötiloissa vahingoittumatta, mikä tekee siitä korvaamattoman monilla teollisuudenaloilla. Alumiinijohdoissa alumiinia käytetään sähkönsiirtoon. Puolijohdetuotannossa alumiinilla on samanlainen johtavuus kuin kuparilla, mutta se painaa huomattavasti vähemmän; lisäksi se pysyy erittäin vakaana alhaisemmissa lämpötiloissa, joten se soveltuu kryogeenisiin sovelluksiin.

Alumiinikeraamit ovat erinomaisia sähköeristysmateriaalivalintoja, koska ne kestävät korkeita jännitteitä ja kestävät korroosiota ankarissa ympäristöissä. Lisäksi niiden erinomainen lämmönjohtavuus auttaa pitämään piirit viileinä - tämä ominaisuus on erityisen tärkeä elektroniikka- ja ilmailu- ja avaruusteknologian sovelluksissa, joissa on suuri tehotiheys ja jotka vaativat tehokkaita jäähdytysratkaisuja.

Vaikka alumiinioksidin johtavuus on erinomainen, sillä on yksi haittapuoli muihin metalleihin verrattuna: Siihen muodostuu oksidikerros, joka estää sitä johtamasta sähköä. Vaikka tämä oksidikerros toimii luonnollisena korroosiosuojana, se myös häiritsee johtavuutta. Onneksi tämä kerros voidaan poistaa joko hankaamalla tai kemiallisella käsittelyllä, jolloin syntyy alfa-alumiinioksidia, jolla on monia toivottuja ominaisuuksia: kova, lämpöä johtava ominaisuus ja kemialliset hyökkäykset, kuten fluorivetyhappo, ovat vain muutamia esimerkkejä niistä.

Alumiinioksidin johtavuus vaihtelee sen koostumuksen ja lämpötilan mukaan; korkeampien laatuluokkien johtavuus on yleensä parempi kuin alempien laatuluokkien; lääketieteellisen laatuluokan alumiinioksidin johtavuus vaihtelee välillä 26-30 W/mK, mikä lähestyy kuparin johtavuutta mutta jää kauas hopean johtavuudesta. Lämmönjohtavuus kasvaa materiaalin puhtauden ja faasistabiilisuuden kasvaessa, ja sen lämpöisotrooppisuus tarjoaa huomattavia etuja grafiitin kaltaisiin materiaaleihin verrattuna, joiden lämmönjohtavuus on epätasaisempi eri kidesuuntausten välillä.

Alumiinikuitu on poikkeuksellinen materiaali, joka soveltuu erinomaisesti lukuisiin teollisiin käyttötarkoituksiin. Korroosionkestävyytensä ja erinomaisten sähkö- ja lämpöeristysominaisuuksiensa ansiosta alumiinioksidikuitu on erinomainen valinta betonin raudoitukseen, sähköeristykseen ja lämpösuojiin, kulutusta kestäviin komponentteihin sekä kulutuksenkestävyyssovelluksiin. Alumiinikuitujen suosion pitäisi vain jatkaa kasvuaan tulevina vuosina, sillä ne tarjoavat monia teollisia käyttötarkoituksia.

Se on hyvä lämmöneriste

Alumiinioksidi on poikkeuksellinen lämpöeriste, jolla on korkea mekaaninen lujuus, kovuus ja korroosionkestävyys. Alumiini on ihanteellinen materiaali kulutusta kestävien komponenttien valmistukseen, ja sen erinomainen lämpöstabiilisuus tekee siitä sopivan teollisuuden, lääketieteen ja ilmailu- ja avaruusalan käyttöön.

Alumiinioksidi (alumiinioksidi) on monipuolinen tekninen keraaminen materiaali, jolla on monia sovelluksia. Se jaetaan yleensä alumiinioksidipitoisuuden ja puhtausasteen mukaan - korkeamman puhtausasteen materiaalit ovat yleensä suorituskyvyltään parempia.

Alumiinioksidin lämmönjohtavuus määräytyy sen kiderakenteen, tiheyden, huokoisuuden ja faasimuutoksen perusteella sintrauksen aikana. Lämmönjohtavuus kasvaa puhtauden kasvaessa ja laskee lämpötilan myötä; sen sähköiset ominaisuudet ja dielektrinen häviökerroin paranevat puhtauden kasvaessa, samoin kuin sen kulutuskestävyys- ja eroosionkestävyysominaisuudet.

Erittäin puhdas alumiinioksidi tarjoaa paremmat sähkön- ja lämmönjohtavuusominaisuudet, koska sen g-faasifraktio ja huokoisuusasteet ovat alhaisemmat, ja se kestää paremmin faasimuunnoksia sintrauksen aikana, minkä ansiosta se soveltuu erilaisiin ympäristöihin ja on hyvin työstettävissä oleva keraaminen materiaali.

CoorsTek on suunnitellut yli sata räätälöityä alumiinioksidikoostumusta, jotka on räätälöity erityisesti tiettyihin sovelluksiin ja joiden alumiinioksidipitoisuus on 80-98% tai korkeampi, ja joiden mikrorakenteet on räätälöity vastaamaan tiettyjen ympäristöjen vaatimuksia.

Fysikaalisten ominaisuuksiensa lisäksi alumiinioksidin lämmönjohtavuus riippuu myös sen koosta ja lämpötilasta. Alumiinilla, jonka kiteet ovat suurempia, on yleensä alhaisempi lämmönjohtavuus kuin pienempien kiteiden alumiini, koska tiiviimmin pakattujen hiukkasten tiheys kasvaa, mikä johtaa parempaan lämmönjohtavuuteen.

Alumiinioksidia valmistetaan yleensä valkoisena materiaalina, mutta sen väri vaihtelee raaka-aineiden ja sintrausolosuhteiden mukaan. Alumiinioksidia voidaan muovata ruiskuvalulla, muottiinpuristuksella, isostaattisella puristuksella tai liukuvalumenetelmillä ja valmistaa kehittyneillä vihreillä ja keksien työstötekniikoilla; lisäksi sitä voidaan yhdistää metalleihin ja keramiikkaan juottamalla ja metallointimenetelmillä.