Quali sono le caratteristiche prestazionali e le applicazioni delle ceramiche al nitruro di silicio?

Le ceramiche al nitruro di silicio, come materiale inorganico non metallico ad alte prestazioni, hanno mostrato un ampio potenziale applicativo in molti campi grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche.

Caratteristiche prestazionali delle ceramiche al nitruro di silicio
Elevata resistenza e durezza
La ceramica al nitruro di silicio, in particolare il nitruro di silicio pressato a caldo, è considerata una delle sostanze più dure al mondo. La sua resistenza alla compressione può superare i 500MPa in ambienti ad alta temperatura e la resistenza alla flessione di alcuni prodotti di alta gamma può raggiungere i 900MPa e i 1000MPa. Grazie a questa elevata resistenza e durezza, le ceramiche in nitruro di silicio si comportano bene in ambienti con carichi elevati e usura.
Resistenza alle alte temperature
Le ceramiche in nitruro di silicio hanno una stabilità termica estremamente elevata, con una temperatura di decomposizione di 1800 ℃ in aria e fino a 1850 ℃ in condizioni specifiche. Anche se riscaldato a una temperatura elevata di 1000 ℃ e versato rapidamente in acqua fredda, non si rompe. Questa eccellente resistenza agli shock termici fa sì che la ceramica al nitruro di silicio abbia un'ampia gamma di prospettive di applicazione in ambienti ad alta temperatura.
resistenza alla corrosione
Le ceramiche al nitruro di silicio presentano una buona resistenza alla corrosione chimica, in grado di resistere a quasi tutti gli acidi inorganici e a soluzioni di soda caustica inferiori a 30%, nonché alla corrosione di molti acidi organici. Questa resistenza alla corrosione consente alle ceramiche al nitruro di silicio di mantenere prestazioni stabili anche in ambienti difficili.
a bassa densità
Rispetto ad altri materiali strutturali, le ceramiche al nitruro di silicio hanno un peso specifico inferiore, molto vantaggioso per ridurre il peso dei componenti. Le ceramiche al nitruro di silicio presentano vantaggi significativi in settori come quello aerospaziale e automobilistico, che richiedono un alleggerimento.
alta conducibilità termica
Il basso coefficiente di espansione termica e l'elevata conducibilità termica delle ceramiche al nitruro di silicio le rendono eccellenti nella dissipazione del calore. Soprattutto nei dispositivi elettronici ad alta densità di potenza, come il packaging dei semiconduttori e i sistemi di controllo dei veicoli elettrici, i substrati ceramici al nitruro di silicio possono ridurre efficacemente la temperatura dei chip, migliorando la stabilità e l'affidabilità del sistema.

Applicazioni della ceramica al nitruro di silicio
settore aerospaziale
Le ceramiche al nitruro di silicio hanno importanti applicazioni nel settore aerospaziale. Come materiale trasparente, le ceramiche porose al nitruro di silicio presentano i vantaggi della bassa densità, dell'elevata resistenza, della resistenza alle alte temperature e della bassa costante dielettrica e sono adatte alla produzione di componenti come le coperture delle antenne radar e i coni delle ogive dei missili.
Settore automobilistico
Nel settore automobilistico, l'applicazione della ceramica al nitruro di silicio sta diventando sempre più diffusa. Ad esempio, il sistema di controllo elettronico dei veicoli elettrici utilizza substrati ceramici al nitruro di silicio per risolvere il problema della dissipazione del calore dei dispositivi elettronici ad alta densità di potenza. Inoltre, l'applicazione di cuscinetti in ceramica al nitruro di silicio negli alberi di uscita dei motori ha migliorato le prestazioni e la durata dei motori.
Settore dei semiconduttori
Nel campo dell'imballaggio dei semiconduttori, le ceramiche al nitruro di silicio sono diventate un materiale chiave per migliorare la stabilità e l'affidabilità dei dispositivi a semiconduttore, grazie alle loro eccellenti proprietà di conducibilità termica e isolamento. Con lo sviluppo dei dispositivi elettronici di potenza ad alta tensione, alta corrente e alta densità di potenza, l'applicazione delle ceramiche al nitruro di silicio diventerà sempre più diffusa.
Settore meccanico
Le ceramiche al nitruro di silicio sono ampiamente utilizzate anche in campo meccanico. Le sue eccellenti proprietà meccaniche, come la resistenza alle alte temperature, alla corrosione da acidi e alcali e l'autolubrificazione, ne fanno un materiale ideale per la produzione di componenti meccanici di alta precisione e ad alto carico.
Settore biofarmaceutico
Nel settore biofarmaceutico, le ceramiche al nitruro di silicio sono utilizzate per produrre dispositivi medici come le articolazioni artificiali, grazie alla loro eccellente biocompatibilità. Questa applicazione non solo migliora le prestazioni e la durata dei dispositivi medici, ma riduce anche il dolore e i rischi per i pazienti.
Apparecchiature di comunicazione 5G
Con il rapido sviluppo della tecnologia di comunicazione 5G, le ceramiche al nitruro di silicio sono diventate un materiale eccellente per i dorsi dei telefoni cellulari 5G, grazie alla loro eccellente trasmissione delle onde e conduttività termica. Inoltre, anche le piastre ceramiche DPC (Direct Plated Copper) utilizzano la ceramica al nitruro di silicio come substrato, garantendo una migliore trasmissione del segnale e una maggiore affidabilità per le apparecchiature di comunicazione 5G.

Le ceramiche al nitruro di silicio hanno mostrato ampie prospettive di applicazione in diversi campi grazie alle loro caratteristiche prestazionali uniche. Con il progresso della tecnologia e la continua espansione del mercato, l'ambito di applicazione delle ceramiche al nitruro di silicio si amplierà ulteriormente.