¿Cuál es el rendimiento del aislamiento térmico a altas temperaturas de la cerámica de nitruro de silicio?

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Cerámica de nitruro de silicio, como material cerámico estructural avanzado, han demostrado un valor insustituible en entornos extremos, tales como altas temperaturas, alto voltaje y alta corrosión, debido a su excelente resistencia a altas temperaturas y sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico.

Análisis de las propiedades aislantes a altas temperaturas de la cerámica de nitruro de silicio
Las propiedades aislantes a altas temperaturas de la cerámica de nitruro de silicio (Si ∝ N ₄) se atribuyen a su microestructura única y a sus propiedades de enlace químico.
-Alta resistividad: La resistividad volumétrica puede alcanzar los 10 ¹⁴ -10 ¹⁵Ω· cm a temperatura ambiente, y puede mantener una alta resistividad de 10 ⁶ -10 ⁸Ω· cm incluso a una temperatura elevada de 1000 ℃.
-Baja constante dieléctrica y baja pérdida: La constante dieléctrica se mantiene estable entre 8 y 10 (1 MHz), y la pérdida dieléctrica es inferior a 0,005, lo que garantiza la fiabilidad del aislamiento a altas frecuencias y temperaturas.
-Estabilidad a altas temperaturas: Se puede utilizar hasta 1400 ℃ en una atmósfera oxidante y hasta 1800 ℃ en una atmósfera inerte, sin que se produzcan fenómenos de ablandamiento o fusión y con una degradación mínima del rendimiento del aislamiento.

Aplicación del producto: Selección del núcleo para escenarios de aislamiento a alta temperatura
Las cerámicas de nitruro de silicio se utilizan ampliamente en los siguientes campos de aislamiento a altas temperaturas:

1. Equipos de fabricación de semiconductores: Como ventosa electrostática y sustrato calefactor, proporciona un aislamiento estable en entornos de plasma a alta temperatura.
2. Vehículos de nueva energía: Sustratos aislantes utilizados en módulos de potencia de vehículos eléctricos para mejorar la resistencia al voltaje y la capacidad de disipación del calor de los controladores del motor.
3. Aeroespacial: Como cubierta protectora del sensor de alta temperatura y componente del sistema de encendido, puede soportar choques térmicos extremos y corrosión.
4. Sistema de calefacción industrial: Se utiliza para soportes de hornos de alta temperatura, pernos aislantes, sustituyendo a la cerámica de alúmina tradicional y prolongando la vida útil.

Ventajas del producto: ¿Por qué la cerámica de nitruro de silicio es la opción preferida?

1. Equilibrio integral del rendimiento:
   -Alta resistencia y tenacidad: la resistencia a la flexión puede alcanzar los 800-1000 MPa, y la tenacidad a la fractura es de 6-8 MPa · m ¹/².
   -Excelente estabilidad frente a choques térmicos: bajo coeficiente de expansión térmica (3,2 × 10 ⁻⁶/℃), resistente al enfriamiento y calentamiento rápidos.
   -Resistencia a la corrosión: resistente al metal fundido y a la erosión ácido-base.
2. Fiabilidad del aislamiento:
   -Sin fenómeno de migración de iones a altas temperaturas para evitar fallos en el aislamiento.
   -La superficie puede mecanizarse con precisión hasta Ra<0,2 μm, lo que reduce el riesgo de descarga.
3. Larga vida útil y eficiencia energética:
   -Vida útil entre 3 y 5 veces superior a la de la cerámica de alúmina, lo que reduce los costes derivados del tiempo de inactividad de los equipos.
   -La alta conductividad térmica (15-30 W/m · K) ayuda a la disipación del calor y mejora la eficiencia energética del sistema.

Resolución de problemas: puntos débiles de la industria que deben abordar las cerámicas de nitruro de silicio.

1. Fallo del aislamiento en entornos con altas temperaturas: Las cerámicas tradicionales de polímero o alúmina son propensas al envejecimiento o al agrietamiento frágil a temperaturas superiores a 500 ℃, mientras que las cerámicas de nitruro de silicio proporcionan un aislamiento duradero.
2. Contradicción entre la gestión térmica y la carga mecánica: En los módulos electrónicos de potencia, es necesario abordar simultáneamente los requisitos de aislamiento, disipación de calor y antivibración.
3. Protección de componentes en medios corrosivos: En las industrias química y metalúrgica, se utilizan cubiertas protectoras metálicas para evitar cortocircuitos y corrosión.

Caso de aplicación de cliente (anónimo)

1. Un determinado fabricante de vehículos eléctricos:
   -Requisito: Para mejorar la densidad de potencia del sistema de propulsión eléctrico, el sustrato aislante debe soportar temperaturas superiores a 200 ℃ y altos voltajes.
   -Solución: Adopte nuestro sustrato cerámico de nitruro de silicio personalizado con un grosor de 0,8 mm y circuito de metalización integrado.
   -Resultado: La resistencia al voltaje del módulo se ha aumentado a 3 kV, la eficiencia de disipación del calor se ha mejorado en un 401 TP3T y el coste de producción en masa se ha reducido en un 151 TP3T.
2. Empresas de equipos semiconductores:
   -Requisito: Resolver el problema de degradación del aislamiento de las ventosas electrostáticas en máquinas de grabado por plasma a 600 ℃.
   -Solución: Sustitúyala por nuestra ventosa cerámica de nitruro de silicio, con una precisión superficial de ± 0,01 mm.
   -Resultado: La vida útil del aislamiento se ha ampliado de 6 meses a 3 años, y la tasa de utilización del equipo ha aumentado en 25%.

Las cerámicas de nitruro de silicio se han convertido en un material clave insustituible en condiciones de trabajo extremas debido a su excelente rendimiento de aislamiento a altas temperaturas. Desde los semiconductores hasta las nuevas energías, desde la industria aeroespacial hasta la calefacción industrial, está ampliando los límites de la tecnología con fiabilidad y durabilidad.
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