Quali sono gli aspetti principali delle proprietà isolanti della ceramica di allumina?

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Come materiale ingegneristico ad alte prestazioni, ceramica di allumina hanno eccellenti prestazioni di isolamento elettrico, che sono una delle sue caratteristiche più importanti e conosciute, nonché la base per la sua ampia applicazione nei settori dell'elettronica, dell'energia, dell'aerospaziale e in altri campi.

Prestazioni del nucleo dell'isolamento della ceramica di allumina
Le prestazioni di isolamento delle ceramiche di allumina non sono un singolo indicatore, ma un riflesso di prestazioni complete, che coprono principalmente i seguenti aspetti:

1. Resistività di volume e resistività di superficie estremamente elevate
   Prestazioni: La ceramica di allumina ha una resistività di volume estremamente elevata a temperatura ambiente (di solito superiore a 10 ¹⁴Ω- cm) e una resistività di superficie fino a 10 ¹² -10 ¹³ Ω. Ciò significa che è estremamente difficile che la corrente passi attraverso l'interno e la superficie, bloccando di fatto i percorsi delle correnti di dispersione.
   Confronto: La sua resistività è molto più alta di quella dei comuni materiali isolanti organici, come la plastica e la gomma, e può mantenere un valore elevato anche in ambienti ad alta temperatura.
2. Eccellente rigidità dielettrica (resistenza alla rottura)
   Prestazioni: La rigidità dielettrica si riferisce all'intensità massima del campo elettrico che un materiale può sopportare prima della rottura (guasto), misurata in kV/mm. La rigidità dielettrica delle ceramiche di allumina di elevata purezza (come le ceramiche 96% e 99%) può solitamente raggiungere i 10-25 kV/mm o anche di più.
   Significato: Ciò significa che, in condizioni di alta tensione, la ceramica di allumina può sopportare tensioni estremamente elevate senza subire rotture, garantendo un funzionamento sicuro e stabile dei dispositivi elettrici ad alta tensione.
3. Costante dielettrica e perdita dielettrica più basse
   Costante dielettrica: La costante dielettrica della ceramica di allumina è solitamente compresa tra 8-10 (a 1 MHz) e il valore è relativamente stabile. Una costante dielettrica più bassa contribuisce a ridurre il ritardo e le interferenze incrociate durante la trasmissione del segnale, ed è particolarmente indicata per i circuiti ad alta frequenza.
   Perdita dielettrica: La sua tangente di perdita dielettrica (tan δ) è molto bassa (di solito inferiore a 0,0004 @ 1MHz). La bassa perdita significa che in un campo elettrico alternato, la perdita nella conversione dell'energia elettrica in energia termica è minima, con conseguente alta efficienza di trasferimento dell'energia e bassa generazione di calore.
4. Eccellente stabilità di isolamento alle alte temperature
   Prestazioni: A differenza dei materiali isolanti organici come la plastica e le resine epossidiche, che si ammorbidiscono, si carbonizzano e perdono le loro proprietà isolanti alle alte temperature, le prestazioni isolanti della ceramica di allumina diminuiscono molto poco con l'aumentare della temperatura. Può mantenere stabili le prestazioni isolanti per lungo tempo in ambienti con temperature di 500 ℃ o addirittura superiori.
   Meccanismo: La sua struttura cristallina stabile, composta da legami ionici e covalenti, le conferisce un punto di fusione e una stabilità termica estremamente elevati.

Come risolvere i problemi pratici legati alle proprietà isolanti della ceramica di allumina
È proprio grazie alle eccellenti proprietà isolanti sopra menzionate che le ceramiche di allumina sono diventate un materiale chiave per risolvere molti problemi dell'industria.

1. Risolvere il problema dell'isolamento in ambienti ad alta temperatura
   Problema: Nei settori della metallurgia, dei motori aerospaziali, dei LED ad alta potenza, dei cavi di riscaldamento degli elettrodomestici e in altri scenari, la temperatura di lavoro è estremamente elevata e i normali materiali isolanti non sono in grado di gestirla.
   Soluzione: Utilizzate la ceramica di allumina come substrato isolante, scheletro della bobina, manicotto della termocoppia, portalampada, ecc. Ad esempio, la piastra di riscaldamento di un cuociriso è isolata e fissata con fili di riscaldamento interni incorporati nella ceramica di allumina, garantendo così una sicurezza assoluta negli ambienti ad alta temperatura di ebollizione.
2. Garantire la sicurezza e la miniaturizzazione delle apparecchiature elettriche ad alta tensione
   Problema: Le apparecchiature di trasmissione e trasformazione ad alta tensione, gli interruttori sotto vuoto, i generatori laser, i tubi a raggi X, ecc. devono sopportare tensioni di decine o addirittura centinaia di migliaia di volt, richiedendo ai componenti isolanti una resistenza alla rottura estremamente elevata.
   Soluzione: Le ceramiche all'ossido di alluminio sono utilizzate per realizzare camere di spegnimento ad arco sotto vuoto, isolanti ad alta tensione, prese ad alta tensione, involucri di tubi elettronici, ecc. L'elevata rigidità dielettrica garantisce che le apparecchiature non si rompano sotto l'alta tensione, mentre l'elevata resistenza meccanica consente di progettare apparecchiature più compatte, ottenendo una miniaturizzazione.
3. Migliorare l'integrità del segnale dei dispositivi elettronici ad alta frequenza
   Problema: Nelle stazioni base di comunicazione 5G, nei moduli RF, nei circuiti integrati a semiconduttore e nei dispositivi a microonde, i segnali ad alta frequenza sono molto sensibili alla costante dielettrica e alle perdite dei materiali del substrato. Materiali scadenti possono causare distorsione, attenuazione e riscaldamento del segnale.
   Soluzione: Utilizzare il substrato ceramico di allumina (come il circuito a film spesso, il substrato del circuito a film sottile) o il guscio di imballaggio. La sua costante dielettrica bassa e stabile e la sua perdita dielettrica estremamente bassa garantiscono una bassa perdita, un'alta fedeltà e un'elevata efficienza nella trasmissione dei segnali ad alta frequenza, incomparabile con le normali schede PCB.
4. Ottenere un isolamento affidabile in ambienti resistenti all'arco e alla corrosione
   Problema: In ambienti difficili con archi forti, gas o liquidi corrosivi, la superficie dei materiali può carbonizzarsi o corrodersi, causando il cedimento dell'isolamento.
   Soluzione: La ceramica di allumina ha un'elevata durezza, resistenza alla corrosione, non invecchia e non si carbonizza facilmente in superficie. Utilizzata per la produzione di ugelli ad arco, alloggiamenti per l'isolamento di sensori chimici, componenti di apparecchiature per l'incisione di semiconduttori, ecc., è in grado di fornire una protezione isolante affidabile per tutta la vita in queste condizioni difficili.

Le proprietà isolanti della ceramica di allumina riflettono in modo completo le elevate prestazioni, l'alta affidabilità e l'alta stabilità. Non è semplicemente "non conduttiva", ma è in grado di svolgere le sue funzioni di isolamento in modo stabile, efficiente e sicuro anche in condizioni estreme e difficili, quali alta temperatura, alta pressione, alta frequenza e corrosione.
Scegliere la ceramica di allumina come componente isolante significa scegliere:
Maggiore sicurezza: eliminare il rischio di perdite e guasti.
Maggiore durata di vita: resistenti all'invecchiamento, le prestazioni non si deteriorano nel tempo.
Migliori prestazioni dell'apparecchiatura: Soprattutto nei settori ad alta frequenza e ad alta tensione, può migliorare significativamente l'efficienza complessiva dell'apparecchiatura.
Campo di applicazione più ampio: Superare le limitazioni ambientali e di temperatura, aprendo nuove possibilità di progettazione dei prodotti.
Pertanto, quando il progetto di un prodotto si trova ad affrontare gravi problemi di isolamento, le ceramiche di allumina rappresentano senza dubbio una soluzione collaudata, potente e affidabile.

Ceramica Brudeze fornisce e vende un'ampia gamma di vetri di quarzo di alta qualità, tra cui ceramica di allumina, ceramica di zirconia, ceramica di nitruro di silicio, ceramica di nitruro di alluminio, ceramica di carburo di silicio, ceramica di carburo di boro, bioceramica, ceramica lavorabile, ecc. Siamo in grado di soddisfare le esigenze di personalizzazione di vari prodotti ceramici.