Qual è la prestazione di isolamento termico ad alta temperatura delle ceramiche al nitruro di silicio?

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Ceramica al nitruro di silicio, in quanto materiale ceramico strutturale avanzato, hanno dimostrato un valore insostituibile in ambienti estremi quali alte temperature, alta tensione ed elevata corrosione grazie alla loro eccellente resistenza alle alte temperature e alle ottime proprietà di isolamento elettrico.

Analisi delle proprietà isolanti ad alta temperatura delle ceramiche al nitruro di silicio
Le proprietà isolanti alle alte temperature della ceramica al nitruro di silicio (Si ∝ N ₄) sono attribuite alla loro microstruttura unica e alle proprietà di legame chimico.
-Elevata resistività: La resistività volumetrica può raggiungere 10 ¹⁴ -10 ¹⁵Ω· cm a temperatura ambiente e può mantenere un'elevata resistività di 10 ⁶ -10 ⁸Ω· cm anche a temperature elevate di 1000 ℃.
-Bassa costante dielettrica e bassa perdita: La costante dielettrica rimane stabile a 8-10 (1 MHz) e la perdita dielettrica è inferiore a 0,005, garantendo l'affidabilità dell'isolamento alle alte frequenze e temperature.
-Stabilità alle alte temperature: Può essere utilizzato fino a 1400 °C in atmosfera ossidante e fino a 1800 °C in atmosfera inerte, senza fenomeni di rammollimento o fusione e con un degrado minimo delle prestazioni di isolamento.

Applicazione del prodotto: selezione del nucleo per scenari di isolamento ad alta temperatura
Le ceramiche in nitruro di silicio sono ampiamente utilizzate nei seguenti campi di isolamento ad alta temperatura:

1. Apparecchiature per la produzione di semiconduttori: Come ventosa elettrostatica e substrato riscaldante, garantisce un isolamento stabile in ambienti con plasma ad alta temperatura.
2. Veicoli a nuova energia: Substrati isolati utilizzati per i moduli di potenza nei veicoli elettrici per migliorare la resistenza alla tensione e le capacità di dissipazione del calore dei controller dei motori.
3. Aerospaziale: Come copertura protettiva per sensori ad alta temperatura e componente del sistema di accensione, è in grado di resistere a shock termici estremi e alla corrosione.
4. Sistema di riscaldamento industriale: utilizzato per supporti di forni ad alta temperatura, bulloni isolanti, in sostituzione delle tradizionali ceramiche di allumina, e per prolungarne la durata.

Vantaggi del prodotto: perché la ceramica al nitruro di silicio è la scelta preferita?

1. Equilibrio prestazionale completo:
   - Elevata resistenza e tenacità: la resistenza alla flessione può raggiungere 800-1000 MPa e la tenacità alla frattura è di 6-8 MPa · m ¹/².
   -Eccellente stabilità agli shock termici: basso coefficiente di espansione termica (3,2 × 10 ⁻⁶/℃), resistente al raffreddamento e al riscaldamento rapidi.
   -Resistenza alla corrosione: resistente all'erosione da metalli fusi e acidi-basi.
2. Affidabilità dell'isolamento:
   - Nessun fenomeno di migrazione ionica alle alte temperature per evitare guasti all'isolamento.
   -La superficie può essere lavorata con precisione fino a Ra<0,2 μ m, riducendo il rischio di scariche.
3. Lunga durata ed efficienza energetica:
   - Durata utile 3-5 volte superiore rispetto alla ceramica alluminosa, con conseguente riduzione dei costi legati ai tempi di fermo delle attrezzature.
   -L'elevata conduttività termica (15-30 W/m · K) favorisce la dissipazione del calore e migliora l'efficienza energetica del sistema.

Risoluzione dei problemi: punti critici del settore che la ceramica al nitruro di silicio dovrebbe affrontare

1. Guasto dell'isolamento in ambienti ad alta temperatura: Le ceramiche tradizionali in polimero o allumina sono soggette a invecchiamento o fessurazione fragile a temperature superiori a 500 °C, mentre le ceramiche in nitruro di silicio garantiscono un isolamento di lunga durata.
2. Contraddizione tra gestione termica e carico meccanico: Nei moduli elettronici di potenza è necessario soddisfare contemporaneamente i requisiti di isolamento, dissipazione del calore e antivibrazioni.
3. Protezione dei componenti in ambienti corrosivi: Nell'industria chimica e metallurgica, invece, vengono utilizzate coperture protettive in metallo per evitare cortocircuiti e corrosione.

Caso di applicazione cliente (anonimo)

1. Un certo produttore di veicoli elettrici:
   -Requisiti: Per migliorare la densità di potenza del sistema di azionamento elettrico, il substrato isolante deve resistere a temperature superiori a 200 °C e ad alte tensioni.
   -Soluzione: Adotta il nostro substrato ceramico personalizzato in nitruro di silicio con uno spessore di 0,8 mm e circuito di metallizzazione integrato.
   -Risultato: La resistenza alla tensione del modulo è stata aumentata a 3 kV, l'efficienza di dissipazione del calore è stata migliorata del 40% e il costo di produzione in serie è stato ridotto del 15%.
2. Aziende produttrici di apparecchiature per semiconduttori:
   -Requisiti: Risolvere il problema del degrado dell'isolamento delle ventose elettrostatiche nelle macchine per incisione al plasma a 600 °C.
   -Soluzione: Sostituiscila con la nostra ventosa in ceramica al nitruro di silicio, con una precisione superficiale di ± 0,01 mm.
   -Risultato: La durata dell'isolamento è stata estesa da 6 mesi a 3 anni e il tasso di utilizzo delle apparecchiature è aumentato del 25%.

Le ceramiche in nitruro di silicio sono diventate un materiale chiave insostituibile in condizioni di lavoro estreme grazie alle loro eccellenti prestazioni di isolamento termico alle alte temperature. Dai semiconduttori alle nuove energie, dall'aerospaziale al riscaldamento industriale, stanno ampliando i confini della tecnologia con affidabilità e durata.
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