Kenderaan tenaga baharu (NEVs) merujuk kepada kenderaan yang menggunakan bahan api bukan tradisional, digabungkan dengan teknologi terkini dalam kawalan kuasa dan sistem pemanduan. Kenderaan ini mempunyai prinsip teknikal yang terkini, teknologi inovatif, dan struktur baharu, yang pasti membawa kepada peningkatan dan pelarasan pada komponen-komponennya. Akibatnya, bahagian struktur seramik lanjutan semakin banyak digunakan dalam sektor NEV.
1. Bearings Seramik Enjin
Berbanding dengan galas tradisional, galas motor beroperasi pada kelajuan putaran yang lebih tinggi, memerlukan bahan dengan kepadatan yang lebih rendah dan ketahanan haus yang lebih tinggi. Di samping itu, arus bolak-balik dalam motor elektrik menghasilkan medan elektromagnet yang turun naik, memerlukan penebat yang dipertingkatkan untuk mengurangkan kakisan elektrik yang disebabkan oleh pelepasan bantalan. Tambahan pula, bola bearing mesti menunjukkan permukaan yang sangat licin untuk meminimumkan haus.
Pengisar seramik enjin adalah pengisar yang menggunakan bahan seramik sebagai komponen utama, yang mempunyai kelebihan yang ketara dalam suhu tinggi, kelajuan tinggi, dan keadaan kerja beban tinggi. Berikut adalah pengenalan terperinci:
Bahan Utama
Silicon Nitride (Si3N4): Ia adalah bahan yang biasa digunakan untuk galas seramik enjin. Ia mempunyai kekuatan tinggi, ketahanan haus yang baik, dan ketahanan suhu tinggi yang sangat baik, dan boleh bekerja stabil pada suhu sehingga 1200 ° C. Pada masa yang sama, ia mempunyai ketumpatan yang agak rendah, yang membantu mengurangkan berat bearing.
Silikon Karbida (SiC): Silikon karbida juga mempunyai kekerasan tinggi, ketahanan terhadap suhu tinggi, dan kekonduksian haba yang baik. Ia boleh mengekalkan sifat mekanikal dan rintangan haus yang baik dalam persekitaran kerja yang keras, serta kerap digunakan dalam situasi di mana keperluan prestasi yang lebih tinggi diperlukan untuk galas.
2. Substrat Berkuprum Berlapis Seramik
Kekonduksian haba tinggi, pekali pengembangan haba yang rendah, ketuhannya yang baik, ketahanan terhadap suhu tinggi, penebatan elektrik yang unggul, dan ketahanan terhadap kejutan haba yang luar biasa.
① Substrat kuprum berlapis seramik nitrid aluminium (AlN) untuk lampu utama kenderaan tenaga baharu.
② Substrat nitrida silikon (Si₃N₄) untuk modul IGBT.
③ Substrat seramik alumina (Al₂O₃) untuk sensor kenderaan dan penyerap hentakan.
3. Brek Piring Seramik untuk Sistem Brek
Brek Karbon Seramik mempunyai ketumpatan rendah, kekuatan tinggi, prestasi geseran yang stabil, haus yang minimum, nisbah brek yang tinggi, ketahanan haba yang luar biasa, dan jangka hayat yang panjang.
Bahan ini adalah komposit seramik berlapis yang disintesis daripada gentian karbon dan silikon karbida (SiC) pada suhu 1700°C. Komposisi terkini ini tidak sahaja memberikan ketahanan suhu tinggi yang luar biasa, tetapi juga mengurangkan berat sebanyak lebih daripada 50% berbanding cakera brek konvensional pada saiz yang sama.
Kelebihan
Prestasi brek yang unggul: Dengan pekali geseran yang tinggi dan stabil, walaupun suhu cakera brek mencapai 650°C, pekali geseran pada brek seramik masih mampu dikekalkan pada kira-kira 0.45 - 0.55, memastikan prestasi brek yang baik dan memendekkan jarak brek.
Jangka hayat yang panjang: Jangka hayat brek biasa biasanya kurang daripada 60,000 kilometer, manakala brek seramik mampu menjangkau lebih daripada 100,000 kilometer. Selain itu, brek seramik tidak akan meninggalkan kesan calar pada cakera brek, seterusnya memperpanjangkan jangka hayat cakera brek asal sehingga 20%.
Rendah bunyi dan selesa: Memandangkan ia tidak mengandungi komponen logam, ia mengelakkan bunyi tidak normal yang dihasilkan oleh geseran antara brek logam tradisional dengan komponen berkaitan, menyediakan persekitaran pemanduan yang senyap.
Kurang habuk brek: Brek seramik menghasilkan kurang habuk brek berbanding brek separuh logam tradisional, membantu memastikan roda kekal bersih serta mengurangkan masa dan kos penyelenggaraan.
Ketahanan haba dan penyebaran haba yang baik: Mempunyai ketahanan haba dan kestabilan terma yang sangat baik, serta mampu menyebarkan haba yang dihasilkan semasa brek dengan cepat, memastikan kestabilan prestasi brek dan meningkatkan keselamatan kenderaan.
4. Salutan Seramik
① Salutan Cat Kereta Seramik
Ciri & Kelebihan Utama:
Perlindungan Luar Biasa: Bertindak sebagai penghalang yang terkorban terhadap kontaminan persekitaran:
Sinaran UV: Mengurangkan pengoksidaan dan luntur cat secara ketara.
Kesan Kimia: Rintang kerosakan akibat najis burung berasid, percikan serangga, getah pokok, dan garam jalan raya.
Calar Halus & Tanda Berpusing: Memberikan kekerasan yang lebih tinggi (9H+) berbanding salutan jernih atau lilin, menawarkan rintangan yang lebih baik terhadap calar ringan (walaupun bukan tahan calar sepenuhnya).
Tompok Air: Mengurangkan risiko deposit mineral menghakis ke dalam cat.
Hidrofobik Tinggi & Kesan Pembersihan Sendiri:
Mewujudkan permukaan yang sangat menolak air. Air membentuk titisan kecil dan berguling turun dengan mudah, membawa serta habuk dan kotoran yang longgar.
Membuatkan kenderaan jauh lebih mudah untuk dibersihkan dan mengurangkan kekerapan bilangan basuhan yang diperlukan.
Kilauan & Kedalaman yang Lebih Tinggi:
Mewujudkan kesan berkilat yang mendalam dan memantul seperti basah yang tidak dapat dicapai oleh lilin atau sealant tradisional.
Salutan ini meningkatkan kejelasan dan kedalaman warna cat di bawahnya.
KETAHANAN JANGKA PANJANG:
Berbeza dengan lilin tradisional (yang bertahan beberapa minggu) atau sealant sintetik (yang bertahan beberapa bulan), salutan seramik menawarkan perlindungan yang biasanya bertahan selama 1 hingga 5 tahun (atau lebih), bergantung kepada kualiti produk, aplikasi, penyelenggaraan, dan pendedahan terhadap persekitaran.
② Salutan Seramik Sistem Ekzos
③ Salutan Penebat Termal Seramik
5. Relai Seramik Voltan Tinggi
① Dalam kenderaan enjin pembakaran dalam tradisional, relai digunakan secara meluas dalam sistem kawalan, permulaan, pendingin hawa, pencahayaan, pengelap cermin, sistem suntikan bahan api, pam minyak, tingkap kuasa, kerusi kuasa, panel pemuka elektronik, dan sistem diagnosis. Relai automotif konvensional ini adalah produk voltan rendah, yang biasanya beroperasi dalam julat 12-48V.
② Dalam kenderaan tenaga baharu (NEVs), relai terutamanya digunakan dalam persekitaran arus terus (DC) voltan tinggi, mengawal litar arus terus berarus tinggi. Mereka mempunyai spesifikasi yang pelbagai dengan keluaran paling kecil, seringkali memerlukan teknik pengeluaran yang fleksibel.
6. Kapasitor Seramik
Dalam kenderaan tenaga baharu, kapasitor seramik berkehilangan rendah terutamanya digunakan dalam sistem elektronik kuasa seperti sistem pemanduan elektrik, tiang pengecasan, dan sistem pengurusan bateri (BMS). Aplikasi utama termasuk:
① Penukar DC-DC dan Penukar Arus Ulang Alik (Inverters)
Fungsi: Bertindak sebagai kapasitor penapis untuk mengurangkan kehilangan kuasa dalam litar dan meningkatkan kecekapan penukaran tenaga.
② Tiang Pengecasan
Fungsi: Bertindak sebagai kapasitor penekan bising untuk mengurangkan gangguan arus dan meningkatkan kecekapan pengecasan.
③ Sistem Pengurusan Bateri (BMS)
Fungsi: Menstabilkan voltan output bateri, memperpanjang jangka hayat kitaran bateri dan memastikan keselamatan.
④ Kelebihan Utama Kapasitor Seramik dengan Kehilangan Rendah
Ketahanan suhu tinggi
Ketahanan voltan tinggi
Prestasi Frekuensi Tinggi
Peranan kritikal dalam sistem kawalan elektronik kenderaan elektrik baharu (NEV)
7. Fius Seramik
① Fungsi perlindungan litar
② Keupayaan menanggung beban dan rintangan denyutan
③ Fungsi keselamatan
Fius seramik adalah sejenis fius yang menggunakan bahan seramik sebagai rumah dan mempunyai fungsi melindungi litar elektrik. Berikut adalah pengenalan terperinci:
Struktur dan Prinsip
Struktur Asas: Ia terutamanya terdiri daripada tiub seramik, penutup hujung logam, elemen fius, dan pasir kuarsa. Tiub seramik menyediakan ketahanan suhu tinggi dan penebatan. Penutup hujung logam digunakan untuk sambungan elektrik. Elemen fius adalah bahagian utama yang akan melebur apabila arus berlebihan berlaku. Pasir kuarsa di dalam tiub boleh menyerap tenaga lengkung dan memadamkan lengkung tersebut.
Prinsip Kerja: Apabila litar mengalami kegagalan arus lebih atau litar pintas, elemen pelebur menghasilkan haba disebabkan oleh peningkatan arus dan mencair. Pada masa ini, pasir kuarsa di dalam tiub dengan segera menyerap tenaga lengkung elektrik, memadamkan lengkung elektrik tersebut, dan membungkus slag logam untuk menghalang percikan, seterusnya merealisasikan pemutusan litar yang selamat serta melindungi keselamatan peralatan dan litar.
8. Penyambung Segel Seramik
Gelang pematerian terletak di bawah penutup bateri, dan digunakan untuk membentuk sambungan tertutup dan konduktif antara penutup bateri kuasa dan tiang. Ia memastikan bateri mempunyai prestasi pematerian yang baik, mengelakkan kebocoran elektrolit, serta menyediakan persekitaran kedap udara yang baik untuk tindak balas dalaman bateri. Pada masa yang sama, ia juga boleh bertindak sebagai peranan penyejatan dan penampan apabila penutup bateri ditekan, memastikan komponen dalaman bateri berfungsi dengan normal dan menyediakan jaminan penting kepada jangka hayat dan keselamatan bateri.
Penukar pematerian seramik ialah sejenis penukar yang menggunakan bahan seramik sebagai badan utama untuk mencapai sambungan tertutup, yang boleh memastikan penebatan elektrik dan menghalang penembusan media luaran. Berikut adalah pengenalan terperinci:
Struktur dan Prinsip
Struktur Asas: Ia biasanya terdiri daripada badan seramik, elektrod logam, dan komponen pematerian. Badan seramik memberikan rintangan haba tinggi, penebatan, dan kekuatan mekanikal. Elektrod logam digunakan untuk sambungan elektrik, dan ia dilekatkan dengan kukuh pada badan seramik melalui proses seperti metalisasi dan pematerian. Komponen pematerian, seperti gasket atau bahan pemateri, digunakan untuk meningkatkan lagi prestasi pematerian bagi memastikan bahawa penyambung boleh mengekalkan keadaan pematerian yang baik dalam pelbagai persekitaran.
Prinsip Kerja: Ciri-ciri seramik yang berketumpatan tinggi dan kelikatan rendah itu sendiri boleh berkesan menghalang laluan gas dan cecair. Pada masa yang sama, melalui rekabentuk dan pemprosesan yang tepat pada antara muka antara badan seramik dan elektrod logam, serta penggunaan bahan pengekang yang sesuai, satu segel yang boleh dipercayai terbentuk bagi menghalang kelembapan, habuk, dan bahan-bahan lain daripada memasuki bahagian dalam pencantum, seterusnya memastikan operasi normal sambungan elektrik dan keselamatan serta kestabilan litar elektrik.
Ciri-ciri
Ketahanan Terhadap Suhu Tinggi dan Penebatan: Seramik mempunyai ketahanan terhadap suhu tinggi yang sangat baik dan boleh berfungsi dengan stabil dalam persekitaran suhu tinggi. Pada masa yang sama, seramik juga mempunyai prestasi penebatan voltan tinggi yang berkesan menghalang kegagalan litar pintas elektrik.
Prestasi Kedap yang Baik: Ia boleh memberikan kesan kedap berkualiti tinggi, secara berkesan menghalang penembusan gas, cecair, dan habuk, serta sesuai digunakan dalam persekitaran yang keras seperti vakum, tekanan tinggi, dan persekitaran korosif.
Kekuatan Mekanikal Tinggi: Seramik mempunyai kekerasan dan kekuatan mekanikal yang tinggi, mampu menahan tekanan mekanikal dan getaran tertentu, memastikan kebolehpercayaan penyambung semasa digunakan.
9. Pemanas Seramik PTC
Pemanas PTC mempunyai kelebihan rintangan haba yang rendah dan kecekapan pertukaran haba yang tinggi, serta merupakan pemanas elektrik berpenyelenggaraan suhu malar dan penjimat tenaga secara automatik. Salah satu ciri utamanya terletak pada prestasi keselamatan: dalam sebarang situasi aplikasi, ia tidak akan menghasilkan fenomena 'memerah' pada permukaan seperti pemanas tiub pemanas elektrik, yang boleh menyebabkan risiko keselamatan seperti melecur dan kebakaran.
Pemanas keramik PTC ialah pemanas elektrik yang menggunakan elemen pemanas keramik berkepekatan suhu positif dan menjana haba melalui prinsip pemanasan rintangan. Berikut adalah pengenalan terperinci:
Prinsip kerja
Pemanas keramik PTC diperbuat daripada bahan keramik khas. Apabila voltan dikenakan, rintangan meningkat apabila suhu naik. Apabila suhu berada di bawah takat Curie, ketintangan adalah sangat rendah, dan kelajuan pemanasan sangat cepat. Setelah melebihi takat suhu Curie, ketintangan secara tiba-tiba meningkat, menyebabkan arus menurun ke nilai stabil, seterusnya mencapai tujuan kawalan suhu automatik dan mengekalkan suhu malar.
10. Rumah Pembungkusan Keramik
Rumah keramik baharu untuk pembungkusan IGBT boleh merealisasikan sambungan get dan pengekstrakan semua unit cip IGBT.
"Rumah Pembungkusan Keramik" merujuk kepada bekas bahan prestasi tinggi yang digunakan untuk pembungkusan peranti elektronik. Berikut adalah pengenalan berkaitan:
Ciri-ciri
Sifat fizikal yang cemerlang: Ia mempunyai kekuatan tinggi, rintangan haba yang luar biasa, ketahanan terhadap kakisan, penebatan, dan kekonduksian terma.
Prestasi elektrik yang unggul: Ia mempunyai pemalar dielektrik tinggi, kehilangan dielektrik rendah, dan kekuatan penebatan elektrik yang tinggi, yang membantu meningkatkan kualiti penghantaran isyarat dan penunjuk prestasi produk.
Pengurusan haba yang baik: Kekonduksian terma dan prestasi penyebaran haba yang luar biasa membolehkannya memindahkan haba secara berkesan dari cip ke persekitaran luaran, mengekalkan kestabilan cip.
Kebolehpercayaan yang lebih tinggi: Ia mempunyai rintangan yang lebih baik dalam persekitaran seperti gegaran dan hentaman, memastikan produk yang dibungkus dapat kekal stabil dalam persekitaran yang keras.
Bahan biasa
Seramik alumina: Bahan seramik yang paling kerap digunakan, mempunyai kekuatan mekanikal dan sifat penebatan tertentu, tetapi kekonduksian terma yang agak rendah.
Seramik nitrida aluminium: Ia mempunyai kekonduksian haba yang tinggi, sifat dielektrik yang cemerlang, kekuatan penebat elektrik yang tinggi, sifat kimia yang stabil, manakala pekali pengembangan habanya sepadan dengan silikon dengan baik, menjadikannya bahan substrat yang ideal untuk pembungkusan semikonduktor.
Seramik oksida berilium: Ia mempunyai kekonduksian haba yang sangat tinggi tetapi bersifat beracun dan kos penyediaannya tinggi, kegunaannya terutamanya dalam peralatan elektronik ketenteraan dan angkasa lepas.
11. Sensor Tekanan Seramik
Ia mempunyai ciri-ciri cemerlang seperti ketahanan kakisan, ketahanan hentaman dan keanjalan tinggi, serta boleh bersentuhan secara langsung dengan kebanyakan medium. Pada masa yang sama, kestabilan haba yang sangat tinggi pada seramik membolehkannya mempunyai julat suhu pengendalian antara -40℃~150℃, menjadikannya boleh digunakan secara meluas dalam bidang-bidang seperti automotif dan kawalan proses industri.
Sensor tekanan seramik adalah peranti yang menggunakan sifat fizikal seramik untuk mengukur tekanan. Berikut adalah pengenalan terperinci:
Prinsip kerja
Ia beroperasi berdasarkan kesan piezoresistif. Tekanan dikenakan secara langsung pada permukaan hadapan diafragma seramik, menyebabkannya menghasilkan sedikit perubahan bentuk. Perintang filem tebal dicetak pada bahagian belakang diafragma seramik dan disambungkan untuk membentuk jambatan Wheatstone. Disebabkan oleh kesan piezoresistif pada perintang piezoresistif, jambatan tersebut menghasilkan isyarat voltan yang sangat linear dengan tekanan dan juga berkadar dengan voltan pengujudaya.
Struktur asas
Ia terutamanya terdiri daripada tiga bahagian: cincin seramik, diafragma seramik, dan penutup seramik. Diafragma seramik, sebagai badan elastik penderia daya, diperbuat daripada seramik 95% Al₂O₃ melalui proses halus. Cincin seramik dibentuk melalui pengacuan panas dan pensinteran suhu tinggi. Diafragma seramik dan cincin seramik digabungkan dan dibakar bersama dengan pes kaca suhu tinggi dengan menggunakan teknologi pencetakan filem tebal dan pembakaran haba untuk membentuk badan elastik berbentuk cawan penderia daya dengan perimeter yang tetap. Penutup seramik mempunyai alur bulat di bahagian bawahnya untuk membentuk jurang tertentu dengan diafragma, yang boleh mengelakkan diafragma daripada pecah akibat lenturan berlebihan semasa beban berlebihan.
Ciri-ciri
Kepersisan dan Kestabilan Tinggi: Seramik mempunyai keanjalan tinggi, rintangan kakisan, rintangan haus, serta rintangan hentaman dan getaran. Julat suhu kerja boleh mencapai -40°C hingga 135°C, dengan ketepatan dan kestabilan pengukuran yang tinggi. Darjah penebat elektrik adalah >2kV, isyarat keluaran adalah kuat, dan kestabilan jangka panjang adalah baik.
Ketahanan Kakisan yang Baik: Membran seramik boleh bersentuhan secara langsung dengan kebanyakan media tanpa perlindungan tambahan, menjadikannya mempunyai kelebihan unik dalam aplikasi seperti penyejukan, kimia, dan kawalan persekitaran.
Penderia Tekanan Seramik juga boleh digunakan dalam industri lain.
Ia digunakan secara meluas dalam kawalan proses, kawalan persekitaran, peralatan hidraulik dan pneumatik, injap servis dan transmisi, industri kimia, peralatan perubatan, dan banyak bidang lain.
12. Seramik Piezoelektrik Mengesan Tekanan Tayar
Sambungan elektrik dibuat antara seramik piezoelektrik dan cip pemantauan tekanan tayar, membolehkan seramik piezoelektrik menyediakan kuasa kepada cip pemantauan tekanan tayar. Dalam peranti pemantauan tekanan tayar ini, perubahan tekanan udara di dalam tayar kenderaan semasa kenderaan bergerak menyebabkan ubah bentuk pada pundi tekanan udara, yang seterusnya menyebabkan seramik piezoelektrik turut berubah bentuk. Arus yang dijana daripada ubah bentuk seramik piezoelektrik digunakan untuk memberi kuasa kepada cip pemantauan tekanan tayar.
Seramik piezoelektrik boleh digunakan dalam sistem pengesanan tekanan tayar, memanfaatkan kesan piezoelektrik uniknya (menukar tekanan mekanikal kepada isyarat elektrik) untuk memantau tekanan tayar. Berikut adalah gambaran ringkas:
Prinsip kerja
Apabila tayar diisi dengan udara, tekanan udara dalaman memberikan daya mekanikal kepada elemen seramik piezoelektrik (biasanya diaplikasikan dalam injap tayar atau lapisan dalam tayar).
Keramik piezoelektrik menjana cas elektrik kecil yang berkadar dengan tekanan yang dikenakan.
Isyarat elektrik ini diproses oleh modul sensor (diamplifikasi, ditukar kepada data digital) dan dihantar secara wayang ke sistem berkala dalam kenderaan, yang memaparkan tekanan tayar secara masa nyata.
13. Sensor Pecutan Piezoelektrik
Sensor pecutan piezoelektrik berfungsi berdasarkan kesan piezoelektrik pada kristal piezoelektrik. Sensor pecutan piezoelektrik juga digunakan dalam aspek keselamatan seperti beg udara automotif, sistem brek pencegah kunci (anti-lock braking systems), dan sistem kawalan tarikan.
Pada peringkat R&D dan pengeluaran kenderaan tenaga baharu, semakin banyak bahan baharu dan proses baharu telah diaplikasikan, yang menjadikan kenderaan tenaga baharu dapat memenuhi keperluan manusia dari segi kelebihan berat ringan, kos rendah, kecerdasan, ekonomi serta kebolehpercayaan. Berkenaan dengan penggunaan bahan baharu, bahan seramik dengan pelbagai sifat unggul dan uniknya, apabila diaplikasikan pada kenderaan tenaga baharu, mempunyai kepentingan positif dalam mengurangkan berat kenderaan sendiri, meningkatkan kecekapan motor, mengurangkan penggunaan tenaga, memperpanjang jangka hayat komponen yang mudah haus serta meningkatkan fungsi kecerdasan kenderaan tenaga baharu.
EN
