เบอริเลีย เซรามิก BeO หม้อเผา ไบรเดียมออกไซด์ เครซิเบิล

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากการวิจัยเชิงแข่งขันในประเทศญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และยุโรป เทคโนโลยีวัสดุเซรามิกจึงพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในฐานะวัสดุโครงสร้างชนิดใหม่ที่สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมต่างๆ ได้ วัสดุเซรามิกจึงก้าวเข้าสู่ขั้นตอนการประยุกต์ใช้งานจริงแล้ว

คุณสมบัติของเซรามิกเบริลเลียมออกไซด์ที่ใช้เป็นเตาเผาสามารถแบ่งออกเป็นคุณสมบัติด้านความร้อน คุณสมบัติด้านไฟฟ้า คุณสมบัติด้านนิวเคลียร์ คุณสมบัติด้านกลไก และคุณสมบัติด้านเคมี ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ พารามิเตอร์ที่นิยมใช้ในการประเมินสมรรถนะของเซรามิกเบริลเลียมออกไซด์ ได้แก่ ความหนาแน่นรวม ความแน่นสนิท การซึมผ่านของของเหลว ความต้านทานการงอ ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น การนำความร้อน ค่าคงที่ของไดอิเล็กตริก ความต้านทานเชิงปริมาตร ความต้านทานการแตกตัว และความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เป็นกรดและด่าง

เบริลเลียมออกไซด์ เซรามิกส์ ครูซิเบิล เป็นวัสดุเซรามิกโครงสร้างประสิทธิภาพสูงชนิดหนึ่ง ซึ่งมีคุณสมบัติเด่น ได้แก่ การนำความร้อนได้ดี อุณหภูมิหลอมเหลวสูง ความแข็งแรงสูง ฉนวนไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม เสถียรภาพทางเคมีและทางความร้อนสูง ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ การสูญเสียพลังงานไดอิเล็กตริกต่ำ และความสามารถในการประมวลผลที่เหมาะสม มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น การถลุงโลหะพิเศษ อิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศ เทคโนโลยีนิวเคลียร์ ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และออปโตอิเล็กทรอนิกส์

คุณสมบัติทางความร้อนของครูซิเบิลเซรามิก BeO: ในตัวนำ ความสามารถในการนำความร้อนขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนอิสระเป็นหลัก

ตัวนำโดยทั่วไปมีความสามารถในการนำความร้อนสูง แต่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ไม่ดี

สำหรับเซรามิกส่วนใหญ่ การนำความร้อนขึ้นอยู่กับการสั่นสะเทือนความร้อนของอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล ทำให้มีการนำความร้อนได้ไม่ดี แต่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดี ยกเว้นวัสดุบางชนิด เช่น เบริลเลียมออกไซด์ (BeO) เซรามิกส์ ครูซิเบิล ที่นำความร้อนผ่านโฟนอน ซึ่งทำให้วัสดุดังกล่าวสามารถมีทั้งความสามารถในการนำความร้อนสูงและคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดี

การนำความร้อนของเบริลเลียมออกไซด์ (BeO) เซรามิกครูซิเบิลสูงที่สุดเมื่อเทียบกับวัสดุเซรามิกทั่วไปทั้งหมด โดยมีค่าเป็น 6 ถึง 7 เท่าของ Al2O3 แบบหนาแน่น และ 3 เท่าของ MgO สำหรับเซรามิก BeO ที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99% และความหนาแน่นเกิน 99% การนำความร้อนที่อุณหภูมิห้องสามารถสูงถึง 310 วัตต์/(เมตร·เคลวิน)
โดยทั่วไป การนำความร้อนของเซรามิก BeO ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และความหนาแน่นของวัสดุเป็นหลัก ยิ่งความบริสุทธิ์และหนาแน่นสูงเท่าใด การนำความร้อนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
เมื่อเทียบกับเซรามิกอลูมินา เซรามิกเบริลเลียมออกไซด์ที่ใช้เป็นเตาเผา (crucible) มีค่าการนำความร้อนสูงกว่า ทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์กำลังสูงออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพและทันต่อเวลา ส่งผลให้อุปกรณ์สามารถทนต่อพลังงานคลื่นต่อเนื่อง (continuous wave output power) ที่สูงขึ้น จึงช่วยรับประกันความมั่นคงและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ด้วยเหตุนี้ เบริลเลียมออกไซด์จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สุญญากาศอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงแบบความถี่กว้าง เช่น หน้าต่างส่งกำลังของหลอดคลื่นเดินหน้า (traveling wave tubes), แท่งยึดรองรับ และเครื่องรวบรวมประจุชนิดแรงดันต่ำ (depressed collectors)

การประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลายของเตาเผาเบริลเลียมออกไซด์

เบริลเลียมออกไซด์ (BeO) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น อวกาศ การไฟฟ้ากำลัง ออพโตอิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการค่าการนำความร้อนสูงในอุปกรณ์และวงจรกำลังสูง

การนำความร้อนได้ดีและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้เซรามิก BeO ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในวงการอิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบัน เครื่องเผาเซรามิก BeO ถูกใช้ในบรรจุภัณฑ์ไมโครเวฟกำลังสูงประสิทธิภาพสูง บรรจุภัณฑ์ทรานซิสเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูง และชิ้นส่วนแบบมัลติไชป์ที่มีความหนาแน่นของวงจรสูง

เครื่องเผาเซรามิก BeO ยังถูกใช้อย่างกว้างขวางในอุปกรณ์สุญญากาศอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงแบบความถี่กว้าง เช่น หน้าต่างส่งพลังงาน แท่งรองรับ และขั้วไฟฟ้าตัวเก็บประจุชนิดแรงดันต่ำในหลอดคลื่นเดินทาง (TWTs) ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำและการสูญเสียพลังงานต่ำช่วยให้มีคุณสมบัติการจับคู่ความถี่กว้างที่ยอดเยี่ยม และยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานได้อีกด้วย

ในฐานะวัสดุทนไฟ เซรามิก BeO สามารถใช้ทำแท่งรองรับทนไฟในองค์ประกอบการให้ความร้อน แผ่นป้องกัน ผนังเตาหลอม ท่อเทอร์โมคอปเปิล แคโทดซูเปอร์คอนดักติ้ง ฐานให้ความร้อน และชั้นเคลือบผิว

ผลิตภัณฑ์เซรามิก BeO ถือเป็นวัสดุทนไฟชนิดหนึ่ง โดยเบ้าหลอม BeO สามารถใช้ในการหลอมโลหะหายากและโลหะมีค่า โดยเฉพาะในสถานการณ์ที่ต้องการโลหะหรือโลหะผสมที่มีความบริสุทธิ์สูง อุณหภูมิการทำงานของเบ้าหลอมเหล่านี้สามารถสูงได้ถึง 2000°C เนื่องจากจุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 2550°C) ความเสถียรทางเคมีสูง (ต้านทานด่าง) ความเสถียรทางความร้อน และความบริสุทธิ์ ทำให้เซรามิก BeO ยังสามารถใช้ในการหลอมยูเรเนียมและพลูโตเนียมได้

นอกจากนี้ เบ้าหลอม BeO เหล่านี้ยังถูกใช้อย่างประสบความสำเร็จในการผลิตตัวอย่างมาตรฐานของเงิน ทองคำ และแพลตตินัม ความ 'โปร่งใส' สูงของ BeO ต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้สามารถหลอมโลหะภายในเบ้าหลอมเหล่านี้โดยใช้ความร้อนเหนี่ยวนำได้

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค