Өндөр дулаан дамжуулалттай BeO хавтан, Берилийн оксид керамик хавтан

Гадаадад бериллийн исийн керамик хавтгайг 1930-аад оны үед эхлэн хөгжүүлж байсан ч, хурдан хөгжсөн үе нь 1950-иад оны сүүлээс 1970-аад оны сүүл хүртэл орчимд нооршиж байв. Бериллийн исийн керамик нь бусад электрон керамикаас ялгаатай. Одоог хүртэл тэдний өндөр дулаан дамжуулах чадвар болон алдагдлын бага шинж чанарыг бусад материалуудаар орлуулах нь хэцүү байдаг.

Нэг талаас энэ нь шинжлэх ухаан, технологийн олон салбарт маш их эрэлт гарч байгаатай холбоотой, нөгөө талаас бериллийн исэл ямар ч болох хордлоготой тул хатуу, хяналт шаарддаг учраас дэлхийд түүнийг аюулгүй үйлдвэрлэж чадах үйлдвэр маш цөөн байдаг.

Бериллийн исэл агуулсан керамик суурь нь бериллийн ислийг гол бүрэлдэхүүн хэсэг болгосон керамик юм. Үүнийг голдуу том хэмжээний нэгтгэсэн хэлхээний суурь, их чадлын хийн лазерын хоолой, транзисторын дулаан шингээгчийн бүрхүүл, микротоногийн цонх, нейтроны модератор зэрэгт ашигладаг.

Энэ нь бериллийн исийн порош дээр алюминийн исийн зэрэг найрлагыг нэмж, өндөр температурт шахалтанд оруулан гарган авдаг. Ийм төрлийн керамикийг үйлдвэрлэхэд тохиромжтой хамгаалалтын арга хэмжээ шаардлагатай. Чийгийг агуулсан өндөр температуртай орчинд бериллийн исийн уурших чанар нэмэгдэж, 1000°C-с эхлэн уурших бөгөөд температур ихсэх тутам ууршилт ихэсдэг тул үйлдвэрлэлд хэцүү байдаг бөгөөд зарим улс үүнийг үйлдвэрлэхээ больсон. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүтээгдэхүүнүүд маш сайн шинж чанартай байдаг тул өндөр үнэтэй ч гэсэн эрэлт хангалт ихтэй байдаг.

BeO-ийн хальсыг цахилгаан тусгаарлагч материал болгон ашиглах нь 1928 онд эхэлсэн ч, 1930 оны үед хүртэл BeO-г голдуу фосфоресценци (гэрэл гаргагч) бодис болгон бусад материалтай холихдоо ашигладаг байв.

Хоёрдугаар дайны үеэр өндөр цэвэршилттэй бериллийн исэл агуулсан керамик хавтанг анх үйлдвэрлэсэн. 1946 онд бериллийн исэл маш өндөр дулаан дамжуулах чадвартай гэдгийг нээсэн. Тухайн үед энэ материал ванад дахь төхөөрөмжинд голчлон ашигладаг байсан. Бериллийн исэлийг электроник, хэмжилтийн багаж, холбоо, нисэх онгоцны технологийн салбарт ашиглаж эхлэх нь 1950-иад оны дунд үе болтол хүрсэн.

Бериллийн исэлийн суурин материалын хайлтын температурын муж нь 2530°C-с 2570°C хүртэл бөгөөд онолын нягт нь 3.02 г/см³ байдаг. Энэ материал вакуумд удаан хугацаагаар 1800°C, инерт хийд 2000°C хүртэлх температурт ашиглах боломжтой бөгөөд идэвхитэй хийн орчинд 1800°C-с дээш халахад уурших эхлэдэг. Бериллийн исэл агуулсан керамикийн хамгийн гайхамшигтай шинж чанар нь цахилгаан алумаантай ойролцоо, алумааны исэлтэй харьцуулахад 6-10 дахин илүү дулаан дамжуулах чадвартай байдаг. Энэ нь цахилгаан, дулаан, механик шинж чанарын өвөрмөц хослолыг агуулсан диэлектрик материал бөгөөд бусад материал энэ шиг нэгдсэн шинж чанартай байдаггүй.

Бериллийн исэл цахиур зүйлсийн хавтгай нь өндөр дулаан дамжуулалт, хайлах цэг өндөр, бат бөх чанар, өндөр цахилгаан тусгаарлалт, бага диэлектрик тогтмол, бага диэлектрик алдагдал болон савлалтын технологид сайн тохирох чадварын талаарх давуу талуудын улмаас микротолин технологи, вакуум электроник, цөмийн технологи, микроэлектроник, оптоэлектроникийн салбарт өргөнөөр ашиглагддаг. Тухайлбал, тэд өндөр чадалтай хагас дамжуулагч төхөөрөмж, өндөр чадалтай нэгтгэсэн хэлхээ, өндөр чадалтай микротолины вакуум төхөөрөмж болон цөмийн урвалжийн өндөр дулаан дамжуулах деталуудыг үйлдвэрлэхэд гол цахиур зүйлс болон хувь хүмүүсийн эдийн засаг, цэргийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэж байна.

Агаарын нисэх онгоцны электроник технологийн хувиргагч хэлхээнд, мөн нисэх онгоц болон хиймэл дагуулын холбооны системүүдэд BeO-ийн хавтсан суурь, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг өргөн ашигладаг; үүнээс гадна космосын электроник төхөөрөмжинд хэрэглэх боломжтой. BeO керамик материал маш өндөр түвшиний дулааны цохилтын эсэргүүцэлтэй байдаг бөгөөд реактив онгоцны детонаторт ашиглагддаг. Металл давхаргатай BeO хавтсыг нисэх онгоцны хөдөлгүүрийн удирдлагын системд ашигладаг бөгөөд зэсэрхийлсэн металл бериллийн оксидын галаас хамгаалах давхаргуудыг автомашины искэрийн төхөөрөмжинд ашиглаж байв.

BeO керамик хавтас маш сайн дулаан дамжуулдаг, жижигшүүлэхэд тохиромжтой бөгөөд лазерын салбарт өргөн хэрэглээний боломжтой. Жишээ нь, BeO лазер нь кварцын лазераас илүү үр дүнтэй бөгөөд гаралтын чадал илүү өндөр байдаг. BeO керамик материалыг агаарын нисэх онгоц, космос, цэргийн тоног төхөөрөмжинд ашиглах нь орлох боломжгүй үүрэг гүйцэтгэдэг тул BeO-ийн эрэлт жил бүр нэмэгдэж байна.

Америкийн Нэгдсэн Улсад 1990-ээд оны сүүлчээр BeO-ийн хальсны үйлдвэрлэл нь 1980-аад оны сүүлчийнхээс 3-5 дахин их байсан бөгөөд одоогоор жилдээ 8–12%-иар өсч, 200 тонноос дээш хүрчээ. Хэдэн жилийн өмнө АНУ-ын цэргийн электроник эд анги хангамжийн төв нь өндөр үзүүлэлттэй BeO агуулсан керамик материалыг хөгжүүлэх төлөвлөгөөг үйлдвэрлэлийн салбарт санал болгож байсан бөгөөд тухайнаас хойш ахиц гарч байна. Тус төвийн материаллаг хангамжийн каталогт бериллийн исэл хальсны байршил дээр дэлхийн зах зээлд дараа үеийн жинхэнэ цэргийн өндөр чадалтай MCM (олон чипт модуль)-уудад хэрэглэх гол материал болон хувирч байна.

Техникийн үзүүлэлтүүд