تخصيص وعاء خزفي من بيريليا BeO، بوتقة أكسيد البيريليوم

في السنوات الأخيرة، وبسبب الأبحاث التنافسية في اليابان والولايات المتحدة وأوروبا، تطورت تكنولوجيا المواد السيراميكية تطورًا سريعًا. وباعتبارها نوعًا جديدًا من المواد البنائية التي يمكنها التكيف مع مختلف البيئات، دخلت المواد السيراميكية مرحلة التطبيق العملي.

يمكن تقسيم خصائص وعاء السيراميك أكسيد البيريليوم إلى خصائص حرارية، وخصائص كهربائية، وخصائص نووية، وخصائص ميكانيكية، وخصائص كيميائية. في صناعة الإلكترونيات، تشمل المعاملات الشائعة المستخدمة لتقييم أداء سيراميك أكسيد البيريليوم الكثافة الظاهرية، والامتلاء، ونفاذية السوائل، ومقاومة الانحناء، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومعامل التمدد الخطي، والتوصيلية الحرارية، وثابت العزل، وممانعة الحجم، وشدة التحليل، ومقاومة الظروف الكيميائية الحمضية والقلوية.

crucible من السيراميك أكسيد البيريليوم هي نوع من المواد السيراميكية الهيكلية عالية الأداء، تتميز بموصلية حرارية عالية، ونقطة انصهار مرتفعة، وقوة عالية، وعازلية ممتازة، واستقرار كيميائي وحراري عالٍ، وثابت عازل منخفض، وخسارة عازلة منخفضة، وقدرة جيدة على التكيّف مع عمليات التصنيع. وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل الصهر الخاص، والإلكترونيات الفراغية، والتكنولوجيا النووية، والإلكترونيات الدقيقة، والإلكترونيات الضوئية.

الخصائص الحرارية لـ crucible السيراميك BeO: في الموصلات، تتحدد الموصلية الحرارية بشكل أساسي بواسطة الإلكترونات الحرة.

بشكل عام، تمتلك الموصلات موصلية حرارية عالية ولكن خصائص عازلية ضعيفة.

بالنسبة لمعظم المواد السيراميكية، تعتمد الموصلية الحرارية أساسًا على الاهتزازات الحرارية للذرات أو الأيونات أو الجزيئات، مما يؤدي إلى توصيل حراري ضعيف لكنها تمتلك خصائص عازلية جيدة. فقط مواد مثل سيراميك أكسيد البيريليوم (BeO) crucible تقوم بنقل الحرارة من خلال الفوتونات، ما يسمح لها بأن تمتلك كلًا من الموصلية الحرارية العالية والخصائص العازلة العالية.

توصيلية BeO الحرارية للخزف هي الأعلى بين جميع المواد الخزفية العملية، وتكون من 6 إلى 7 أضعاف تلك الخاصة بـ Al2O3 الكثيفة وثلاثة أضعاف تلك الخاصة بـ MgO. بالنسبة لخزف BeO ذو النقاوة الأعلى من 99% والكثافة فوق 99%، يمكن أن تصل التوصيلية الحرارية عند درجة حرارة الغرفة إلى 310 واط/(م·كلفن).
بشكل عام، تعتمد التوصيلية الحرارية لخزف BeO بشكل رئيسي على نقاوة المادة وكثافتها—فكلما كانت النقاوة والكثافة أعلى، كانت التوصيلية الحرارية أفضل.
مقارنةً بالسيراميك الألومينا، فإن وعاء السيراميك أكسيد البيريليوم يتمتع بموصلية حرارية أعلى، مما يسمح بإزالة الحرارة الناتجة في الأجهزة عالية القدرة بكفاءة وفي الوقت المناسب. وهذا يمكّن الأجهزة من تحمل قدرة إخراج أعلى باستمرار، وبالتالي ضمان استقرارها وموثوقيتها. ولذلك، تُستخدم على نطاق واسع أيضًا في أجهزة الفراغ الإلكتروني عالية القدرة العريضة النطاق، مثل نوافذ إرسال الطاقة في أنابيب الموجة المتنقلة، والقضبان الداعمة، والمجمّعات المنخفضة.

التطبيقات الواسعة لوعاء أكسيد البيريليوم

يُستخدم أكسيد البيريليوم (BeO) على نطاق واسع في مجالات مثل الفضاء الجوي، والإلكترونيات الكهربائية، والإلكترونيات الضوئية، والصناعة النووية. وهو خصوصًا المادة المفضلة للتطبيقات التي تتطلب موصلية حرارية عالية في الأجهزة والدوائر عالية القدرة.

تُعد التوصيلية الحرارية العالية وثابت العزل المنخفض من الأسباب الرئيسية التي تجعل سيراميك BeO يُستخدم على نطاق واسع في مجال الإلكترونيات. وتُستخدم حالياً بوتقات سيراميك BeO في حزم المايكروويف عالية الأداء والعالية القدرة، وفي حزم الترانزستورات الإلكترونية عالية التردد، وفي المكونات متعددة الشرائح ذات الكثافة الدائرية العالية.

كما تُستخدم بوتقات سيراميك BeO على نطاق واسع في أجهزة الفراغ الإلكترونية عالية القدرة العريضة النطاق، مثل نوافذ نقل الطاقة، والقضبان الداعمة، والأقطاب الجامعة المنخفضة في أنابيب الموجة المتنقلة (TWTs). وتساهم ثابت العزل المنخفض وخسائر الطاقة المنخفضة في خصائص مطابقة عريضة النطاق ممتازة، كما تساعد في تقليل فقدان القدرة.

باعتباره مادة مقاومة للحرارة، يمكن استخدام سيراميك BeO في قضبان دعم مقاومة للحرارة في عناصر التسخين، والدروع الواقية، وبطانات الأفران، وأنابيب الأكواد الحرارية، والكاثودات فائقة التوصيل، وأسطح التسخين الحراري، والطلاءات.

تُصنف منتجات السيراميك BeO أيضًا كمواد نارية. يمكن استخدام بوتقات BeO لصهر المعادن النادرة والثمينة، خاصة في الحالات التي تتطلب معادن أو سبائك عالية النقاوة. ويمكن أن تصل درجة حرارة تشغيل هذه البوتقات إلى 2000°م. وبسبب ارتفاع درجة انصهارها (حوالي 2550°م)، والاستقرار الكيميائي العالي (مقاومة القلويات)، والاستقرار الحراري والنقاوة، يمكن أيضًا استخدام السيراميك BeO لصهر اليورانيوم والبلوتونيوم.

بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام هذه البوتقات من BeO بنجاح لإنتاج عينات قياسية من الفضة والذهب والبلاتين. وتسمح الشفافية العالية لـ BeO للإشعاع الكهرومغناطيسي بانصهار المعادن داخل هذه البوتقات باستخدام التسخين الحثي.

المواصفات الفنية