Prispôsobená keramická tyčinka z beryliovej oxidu BeO, tavička z oxidu beryličitého

V posledných rokoch sa vďaka konkurenčnému výskumu v Japonsku, Spojených štátoch a Európe rýchlo rozvíja technológia keramických materiálov. Ako nový typ konštrukčného materiálu, ktorý sa dokáže prispôsobiť rôznym prostrediam, keramické materiály vošli do štádia praktického využívania.

Vlastnosti keramických tigiel z oxidu berýlia možno rozdeliť na tepelné, elektrické, jadrové, mechanické a chemické vlastnosti. V elektronickom priemysle sa na hodnotenie výkonu keramiky z oxidu berýlia bežne používajú parametre ako objemová hmotnosť, tesnosť, priepustnosť pre kvapaliny, pevnosť v ohybe, odolnosť voči tepelnému šoku, koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti, tepelná vodivosť, dielektrická konštanta, objemový rezistivita, pevnosť pri preboji a odolnosť voči kyslým a alkalickým chemickým podmienkam.

Taveniny z keramiky oxidu berýlia sú typom vysokovýkonných štrukturálnych keramických materiálov, ktoré sa vyznačujú vysokou tepelnou vodivosťou, vysokou teplotou topenia, vysokou pevnosťou, vynikajúcou izoláciou, vysokou chemickou a tepelnou stabilitou, nízkym dielektrickým koeficientom, nízkymi dielektrickými stratami a dobrou prispôsobivosťou procesom. Široko sa používajú v oblastiach ako špeciálna metalurgia, vákuová elektronika, jadrová technológia, mikroelektronika a optoelektronika.

Tepelné vlastnosti tavenín z keramiky BeO: Vodiče majú tepelnú vodivosť určenú predovšetkým voľnými elektrónmi.

Vodiče zvyčajne majú vysokú tepelnú vodivosť, ale zlé izolačné vlastnosti.

Pre väčšinu keramických materiálov tepelná vodivosť závisí hlavne od tepelných kmitov atómov, iónov alebo molekúl, čo má za následok zlé vedenie tepla, ale dobré izolačné vlastnosti. Iba materiály ako keramika oxidu berýlia (BeO) vedú teplo prostredníctvom fonónov, čo im umožňuje mať zároveň vysokú tepelnú vodivosť aj vysoké izolačné vlastnosti.

Tepelná vodivosť keramického križľa z BeO je najvyššia medzi všetkými praktickými keramickými materiálmi, a to 6 až 7-krát vyššia ako u hustého Al2O3 a 3-krát vyššia ako u MgO. U keramiky BeO s čistotou vyššou ako 99 % a hustotou nad 99 % môže byť tepelná vodivosť pri izbovej teplote až 310 W/(m·K).
Vo všeobecnosti závisí tepelná vodivosť keramiky BeO hlavne na čistote a hustote materiálu – čím vyššia je čistota a hustota, tým lepšia je tepelná vodivosť.
V porovnaní s hliníkovou keramikou majú tigle z oxidu berýlia vyššiu tepelnú vodivosť, čo umožňuje efektívne a včasné odvádzanie tepla generovaného vo vysokovýkonných zariadeniach. To umožňuje zariadeniam vydržať vyšší výkon nepretržitého vlnenia, čím sa zabezpečuje ich stabilita a spoľahlivosť. Preto sa tiež široko používajú vo vysokovýkoných elektronických vákuových zariadeniach s širokým pásmom, ako sú napríklad výkonové prenosové okná bežúcich vlnových trubíc, nosné tyče a znížené kolektory.

Široké uplatnenie tigľov z oxidu berýlia

Oxid berýlia (BeO) sa široko používa v oblastiach ako letecký priemysel, výkonová elektronika, optoelektronika a jadrový priemysel. Je obzvlášť vhodným materiálom pre aplikácie vyžadujúce vysokú tepelnú vodivosť vo vysokovýkonných zariadeniach a obvodoch.

Vysoká tepelná vodivosť a nízka dielektrická konštanta sú hlavnými dôvodmi, prečo sa keramika BeO široko používa v elektronike. Keramické tigle BeO sa v súčasnosti používajú vo vysoko výkonných mikrovlnných baleníach s vysokým výkonom, baleniach vysokofrekvenčných elektronických tranzistorov a viacčipových komponentoch s vysokou hustotou obvodu.

Keramické tigle BeO sa tiež široko používajú v širokopásmových vysokovýkonných elektronických vákuových zariadeniach, ako sú okná na prenos energie, nosné tyče a elektródy depresovaného kolektora v bežúcich vlnových trubiciach (TWT). Nízka dielektrická konštanta a nízke straty prispievajú k vynikajúcim širokopásmovým zhodným vlastnostiam a tiež pomáhajú znížiť stratu výkonu.

Ako žiaruvzdorný materiál môže byť keramika BeO použitá na žiaruvzdorné nosné tyče v vyhrievacích článkoch, ochranné clony, vysoké pece, trubice termočlánkov, supravodivé katódy, podložky pre tepelné ohrevy a povlaky.

Výrobky z keramiky BeO sa tiež radia medzi žiaruvzdorné materiály. Tégliky z BeO možno použiť na tavbu vzácnych a drahých kovov, najmä v prípadoch, keď sú potrebné kovy alebo zliatiny vysoké čistoty. Prevádzková teplota týchto téglikov môže dosiahnuť 2000 °C. Vzhľadom na vysokú teplotu topenia (približne 2550 °C), vysokú chemickú stabilitu (odolnosť voči alkáliám), tepelnú stabilitu a čistotu sa keramika BeO dá použiť aj na tavbu uránu a plutónia.

Okrem toho sa tégliky z BeO úspešne použili pri výrobe referenčných vzoriek striebra, zlata a platiny. Vysoká „priepustnosť“ BeO pre elektromagnetické žiarenie umožňuje tavbu kovov v týchto téglikoch pomocou indukčného ohrevu.

Technické špecifikácie