سفال سرامیکی بریلیا BeO با قابلیت سفارشی‌سازی، بوته اکسید بریلیوم

در سال‌های اخیر، به دلیل تحقیقات رقابتی در ژاپن، ایالات متحده و اروپا، فناوری مواد سرامیکی به سرعت پیشرفت کرده است. به عنوان نوعی جدید از مواد ساختاری که می‌تواند خود را با محیط‌های مختلف تطبیق دهد، مواد سرامیکی وارد مرحله کاربرد عملی شده‌اند.

ویژگی‌های بوته سرامیک اکسید بریلیوم را می‌توان به ویژگی‌های حرارتی، الکتریکی، هسته‌ای، مکانیکی و شیمیایی تقسیم کرد. در صنعت الکترونیک، پارامترهای متداول برای ارزیابی عملکرد سرامیک اکسید بریلیوم شامل دانسیته توده، نفوذناپذیری، نفوذپذیری مایع، استحکام خمشی، مقاومت در برابر ضربه حرارتی، ضریب انبساط خطی، هدایت حرارتی، ثابت دی الکتریک، مقاومت حجمی، استحکام شکست و مقاومت در برابر شرایط شیمیایی اسیدی و قلیایی می‌شود.

گلدان‌های سرامیکی اکسید بریلیوم نوعی ماده سرامیکی ساختاری با عملکرد بالا هستند که دارای رسانایی گرمایی بالا، نقطه ذوب بالا، استحکام زیاد، عایق‌بندی عالی، پایداری شیمیایی و حرارتی بالا، ثابت دی الکتریک پایین و اتلاف دی الکتریک کم و قابلیت فرآوری مناسب هستند. این مواد به‌طور گسترده در زمینه‌هایی مانند متالورژی خاص، الکترونیک خلاء، فناوری هسته‌ای، الکترونیک ریز و اپتوالکترونیک استفاده می‌شوند.

ویژگی‌های حرارتی گلدان سرامیک BeO: در رساناها، رسانایی گرمایی عمدتاً توسط الکترون‌های آزاد تعیین می‌شود.

رساناها عموماً دارای رسانایی گرمایی بالایی هستند اما خواص عایقی ضعیفی دارند.

برای اکثر سرامیک‌ها، رسانایی گرمایی عمدتاً به ارتعاشات حرارتی اتم‌ها، یون‌ها یا مولکول‌ها بستگی دارد که منجر به رسانایی گرمایی ضعیف اما عایق‌بندی خوب می‌شود. تنها موادی مانند سرامیک اکسید بریلیوم (BeO) گرما را از طریق فونون منتقل می‌کنند که این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد هم رسانایی گرمایی بالا و هم خواص عایقی قوی داشته باشند.

هدایت حرارتی بوته سرامیک BeO بالاترین مقدار را در بین تمام مواد سرامیکی عملی دارد و ۶ تا ۷ برابر هدایت حرارتی Al2O3 متراکم و ۳ برابر MgO است. برای سرامیک BeO با خلوص بیش از ۹۹٪ و چگالی بالاتر از ۹۹٪، هدایت حرارتی در دمای اتاق می‌تواند به ۳۱۰ وات بر متر کلوین (W/(m·K)) برسد.
به طور کلی، هدایت حرارتی سرامیک BeO عمدتاً به خلوص و چگالی ماده بستگی دارد—هرچه خلوص و چگالی بالاتر باشد، هدایت حرارتی بهتر است.
در مقایسه با سرامیک‌های آلومینا، بوته‌های سرامیکی اکسید بریلیوم دارای هدایت حرارتی بالاتری هستند که امکان انتقال موثر و به‌موقع گرمای تولیدشده در دستگاه‌های با توان بالا را فراهم می‌کنند. این امر به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا توان خروجی پیوسته بیشتری را تحمل کنند و در نتیجه پایداری و قابلیت اطمینان آن‌ها تضمین می‌شود. بنابراین، این بوته‌ها به‌طور گسترده در دستگاه‌های الکترونیکی خلاء با توان بالا و پهنای باند وسیع، مانند پنجره‌های انتقال توان لوله‌های موج سیار، میله‌های نگهدارنده و کلکتورهای منفی استفاده می‌شوند.

کاربردهای گسترده بوته اکسید بریلیوم

اکسید بریلیوم (BeO) به‌طور گسترده در زمینه‌هایی مانند هوافضا، الکترونیک قدرت، الکترونیک نوری و صنعت هسته‌ای استفاده می‌شود. این ماده به‌ویژه انتخاب اولیه برای کاربردهایی است که مستلزم هدایت حرارتی بالا در دستگاه‌ها و مدارهای با توان بالا می‌باشد.

هدایت حرارتی بالا و ثابت دی الکتریک پایین از دلایل کلیدی استفاده گسترده سرامیک‌های BeO در حوزه الکترونیک هستند. بوته‌های سرامیکی BeO در حال حاضر در بسته‌بندی مایکروویو با عملکرد بالا و توان بالا، بسته‌بندی ترانزیستورهای الکترونیکی فرکانس بالا و قطعات چندتراشه‌ای با چگالی مدار بالا به کار می‌روند.

بوته‌های سرامیکی BeO همچنین به طور گسترده در دستگاه‌های خلاء الکترونیکی توان بالا و پهنای باند بالا مانند پنجره‌های انتقال انرژی، میله‌های نگهدارنده و الکترودهای کلکتور فرورفتگی در لوله‌های موج سفری (TWTs) استفاده می‌شوند. ثابت دی الکتریک پایین و تلفات کم، باعث مشخصات تطبیق عالی در پهنای باند گسترده شده و همچنین به کاهش تلفات توان کمک می‌کنند.

به عنوان یک ماده نسوز، سرامیک‌های BeO را می‌توان برای میله‌های نگهدارنده نسوز در عناصر گرمایشی، صفحه‌های محافظ، روکش کوره، لوله‌های ترموکوپل، کاتد ابررسانا، زیرلایه‌های گرمایشی و پوشش‌ها استفاده کرد.

محصولات سرامیکی BeO نیز در دسته مواد نسوز طبقه‌بندی می‌شوند. بوته‌های BeO را می‌توان برای ذوب فلزات نادر و گران‌بها استفاده کرد، به‌ویژه در شرایطی که فلزات یا آلیاژهای با خلوص بالا مورد نیاز باشند. دمای کاری این بوته‌ها تا 2000 درجه سانتی‌گراد قابل افزایش است. به دلیل نقطه ذوب بالا (حدود 2550 درجه سانتی‌گراد)، پایداری شیمیایی بالا (مقاومت در برابر قلیا)، پایداری حرارتی و خلوص، سرامیک BeO همچنین می‌تواند برای ذوب اورانیوم و پلوتونیوم استفاده شود.

علاوه بر این، این بوته‌های BeO با موفقیت برای تولید نمونه‌های استاندارد نقره، طلا و پلاتین استفاده شده‌اند. شفافیت بالای BeO در برابر تابش الکترومغناطیسی اجازه می‌دهد تا فلزات موجود در این بوته‌ها با استفاده از گرمایش القایی ذوب شوند.

مشخصات فنی