Anwendung von Aluminiumnitridkeramik in Sensoren

Aluminiumnitridkeramik (AlN), ein neues Hochleistungsmaterial, hat aufgrund seiner einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften breite Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Sensorik gefunden.

1. Hochpräzise Sensoren
   Aluminiumnitridkeramik hat Eigenschaften wie eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine hohe Isolierung und eine niedrige Dielektrizitätskonstante, die die beim Betrieb von Sensoren entstehende Wärme effektiv leiten und zerstreuen können, wodurch sichergestellt wird, dass die Sensoren innerhalb des normalen Betriebstemperaturbereichs arbeiten, was die Stabilität und Zuverlässigkeit der Sensoren verbessert. Aufgrund dieser Eigenschaften können Aluminiumnitridkeramiken zur Herstellung von hochpräzisen Temperatursensoren, Drucksensoren, Gassensoren usw. verwendet werden. Zum Beispiel:
   -Temperatursensor: Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitridkeramik ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen und damit eine hochpräzise Temperaturmessung.
   -Drucksensor: Seine hohe Härte und guten mechanischen Eigenschaften ermöglichen es ihm, großen Drücken standzuhalten und dabei eine hohe Empfindlichkeit beizubehalten.
   -Gassensor: Aluminiumnitridkeramik hat gute Adsorptions- und Reaktionsfähigkeiten für bestimmte Gase, die zum Nachweis und zur Analyse der Gaszusammensetzung verwendet werden können.
2. Miniatur-Sensoren
   Aluminiumnitridkeramik verfügt über hervorragende Verarbeitungseigenschaften und Dimensionsstabilität und kann zur Herstellung miniaturisierter Sensoren verwendet werden. Diese Miniatursensoren haben einen breiten Anwendungsbereich in Bereichen wie Smartphones, tragbaren Geräten und dem Internet der Dinge und ermöglichen die Überwachung und Analyse verschiedener physikalischer und chemischer Parameter in Echtzeit.
3. Sensor für hohe Umgebungstemperaturen
   Aluminiumnitridkeramik kann in extremen Hochtemperaturumgebungen eine stabile Leistung beibehalten, mit einem Arbeitstemperaturbereich von bis zu 900 ℃ oder noch höher. Diese Eigenschaft macht es zu einem idealen Material für Sensoren in Hochtemperaturumgebungen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Energiesektor und in der Petrochemie, wo es zur Überwachung des Drucks in Hochtemperaturpipelines, der Motortemperatur usw. verwendet werden kann.
4. Piezoelektrische Sensoren
   Aluminiumnitridkeramik hat piezoelektrische Eigenschaften und kann mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln oder umgekehrt. Aufgrund dieser Eigenschaft können Aluminiumnitridkeramiken zur Herstellung von piezoelektrischen Sensoren, wie MEMS-Schalldrucksensoren und Ultraschallsensoren, verwendet werden. Ein piezoelektrischer mikromechanischer Ultraschallwandler (PMUT) aus Aluminiumnitrid eignet sich beispielsweise gut für die akustische Erkennung bei niedrigen Frequenzen und hoher Empfindlichkeit. Darüber hinaus können Aluminiumnitridkeramiken auch zur Herstellung von Hochfrequenz-Hochleistungsgeräten wie elektronischen Hochleistungsgeräten und Festkörperspeichern mit hoher Dichte verwendet werden.
5. Multifunktionale Sensoren
   Durch die Integration mehrerer Funktionseinheiten auf einem Aluminiumnitrid-Keramiksubstrat können multifunktionale Sensoren hergestellt werden. Diese Sensoren können gleichzeitig mehrere Parameter wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Gaskonzentration überwachen und so umfassendere und genauere Überwachungsdaten für Bereiche wie intelligente Fertigung und intelligente Häuser liefern.
6. Optische Sensoren
   Aluminiumnitridkeramiken weisen eine gewisse optische Transparenz im ultravioletten und sichtbaren Lichtbereich auf, insbesondere im Bereich der optoelektronischen Geräte im tiefen Ultraviolett. Daher können Aluminiumnitridkeramiken zur Herstellung optischer Sensoren wie Ultraviolett- und Infrarotsensoren verwendet werden, die wichtige Anwendungen in der Umweltüberwachung, der medizinischen Diagnose und anderen Bereichen haben.
7. Elektronische Sensoren für Kraftfahrzeuge
   Im Bereich der Automobilelektronik können Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate für die Herstellung von Hochleistungs-Sensorplatinen verwendet werden. Die hohe Wärmeleitfähigkeit und die gute elektrische Isolierung gewährleisten einen stabilen Betrieb des Sensors bei hohen Temperaturen, starken Vibrationen und in korrosiven Umgebungen. Leiterplatten aus Aluminiumnitridkeramik können beispielsweise für ToF-Sensoren verwendet werden, um Funktionen wie autonomes Fahren, Kollisionsvermeidung und automatisches Bremsen zu ermöglichen.
8. Sensor für chemische Stabilität
   Aluminiumnitridkeramik hat eine gute chemische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit und kann in rauen Umgebungen wie Säure, Alkali und Salzwasser korrosionsbeständig sein. Daher haben Aluminiumnitrid-Keramiksensoren breite Anwendungsmöglichkeiten in der chemischen Industrie und in der Biomedizin, z. B. zum Nachweis chemischer Komponenten in korrosiven Gasen oder Flüssigkeiten.

Aluminiumnitrid-Keramik sind aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, hohen Isolierung, hohen Härte, Korrosionsbeständigkeit und guten Kompatibilität mit Siliziumwerkstoffen zu einem wichtigen Werkstoff im Bereich der Sensoren geworden. Seine Anwendungen in den Bereichen Hochpräzision, Miniaturisierung, Hochtemperaturumgebungen, Piezoelektrizität, Multifunktionalität, Optik und elektronische Sensoren in Fahrzeugen zeigen sein enormes Potenzial in der modernen Technologie.