在高導熱材料中,人們對導熱陶瓷的需求日益增長。氧化物陶瓷是較為常見的基礎導熱陶瓷材料,但是它們的熱導率大多數(shù)被限制在26-30 W/mK,與兩種常見的高熱導率金屬(大約385 W/mK的銅和大約150-185 W/mK的鋁)相比,有很大的落差。
那么能否在保留陶瓷材料關鍵特性——電絕緣性的同時,提高其導熱性呢?
最為常用的氧化鋁陶瓷材料,它的最新發(fā)展也只是將熱導率提高到39 W/mK,仍遠低于常用金屬的熱導率,但比其基準水平已經(jīng)算是有了顯著提高。
符合高熱導率的陶瓷材料,它們有自己的優(yōu)點和缺點,并不是所有的導熱陶瓷材料都一定有電絕緣這種關鍵特性。
如今較為常見的導熱陶瓷有四個:氮化硼、氮化鋁(AlN)復合材料、氧化鈹和氮化鋁。
氮化硼這種熱壓陶瓷材料,屬于可加工陶瓷中的一種,按照純度含量不同可以劃分出多個等級。但是氮化硼陶瓷只有最高純度時才能在熱導率方面與氮化鋁(AlN)復合材料并肩,但是在某些情況下,氮化硼陶瓷的熱導率能超過氮化鋁(AlN)復合材料。高純度等級的機械強度比可加工的氮化鋁/氮化硼復合材料弱且軟。
氮化鋁(AlN)復合材料Shapal,熱導率顯著增加,超過92 W/mK,并且改善了電絕緣性。這兩種材料的組合也給材料帶來了第二個好處,即它的可加工性,它不需要金剛石工具來加工,但是獲得這種可加工的氮化鋁/氮化硼復合材料需要熱壓,這限制了材料的可用尺寸。
氧化鈹陶瓷多年來一直是一些高端項目的首選材料。這種材料具有285 W/mK的導熱率、 良好的電絕緣性,并且作為氧化物陶瓷,不具有氮化鋁的專門氮氣焙燒要求。主要的缺點是與這種材料相關的健康和安全要求,導致只有專門的應用傾向于使用它,例如軍用型的要求。
氮化鋁陶瓷傾向于主要以襯底形式使用,作為氧化鋁襯底的下一步。世界上大部分AlN的生產(chǎn)都是這種形式。AlN的導熱性取決于等級和質(zhì)量。行業(yè)標準傾向于170-180 W/mK,較低等級低至150 W/mK,超高純度高達約220 W/mK。
3D幾何形狀的AlN組件不常見。許多工程師更喜歡使用可加工的氮化鋁復合材料,特別是在初始設計階段,也經(jīng)常在生產(chǎn)量中使用,即使它熱導率較低。
如果你想要熱導率最高的工件,并且有足夠的錢,那么超過2000W/mK的人造鉆石就是你的選擇。
那么對于導熱率高的幾種陶瓷小編就為大家分享到這里啦。
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