Yeni enerjili araçlar (NEVs), geleneksel olmayan yakıtları kullanan ve güç kontrolü ile sürüş sistemlerinde ileri teknolojilerle birleşen otomobilleri ifade eder. Bu araçlar, son teknoloji teknik prensipleri, yenilikçi teknolojileri ve yeni yapıları ile donatılmıştır, bu da kaçınılmaz olarak bileşenlerinde güncellemelere ve düzenlemelere yol açmaktadır. Sonuç olarak, ileri seramik yapısal parçalar, NEV sektöründe giderek daha fazla benimsenmektedir.
1. Motor Seramik Yataklar
Geleneksel yataklara kıyasla motor yatakları daha yüksek döner hızlarda çalışır ve bu nedenle daha düşük yoğunluğa ve üstün aşınma direncine sahip malzemeler gerektirir. Ayrıca elektrik motorlarındaki alternatif akım, yatak deşarjından kaynaklanan elektriksel korozyonu azaltmak için gelişmiş yalıtım gerektiren dalgalı elektromanyetik alanlar oluşturur. Ayrıca yatak bilyelerinin aşınmayı en aza indirgemek için ultra pürüzsüz yüzeyler göstermesi gerekir.
Motor seramik yataklar, ana bileşenler olarak seramik malzemelerin kullanıldığı yataklardır ve yüksek sıcaklık, yüksek hız ve yüksek yük çalışma koşullarında önemli avantajlara sahiptir. Aşağıda detaylı bir tanıtım sunulmuştur:
Ana malzemeler
Silikon Nitrit (Si₃N₄): Motor seramik yatakları için yaygın olarak kullanılan bir malzemedir. Yüksek mukavemet, iyi aşınma direnci ve mükemmel yüksek sıcaklık direncine sahiptir ve 1200°C'ye kadar olan sıcaklıklarda stabil bir şekilde çalışabilir. Aynı zamanda nispeten düşük yoğunluğa sahiptir ve bu da yatağın ağırlığını azaltmaya yardımcı olur.
Silisyum Karbür (SiC): Silisyum karbürün aynı zamanda yüksek sertlik, yüksek sıcaklık direnci ve iyi termal iletkenlik özellikleri vardır. Aşırı çalışma ortamlarında iyi mekanik özelliklerini ve aşınma direncini koruyabilir; yataklar için daha yüksek performans gereksinimlerinin olduğu uygulamalarda sıklıkla kullanılır.
2. Seramik Bakır Kaplanmış Substrat
Yüksek termal iletkenlik, düşük termal genleşme katsayısı, mükemmel lehimlenebilirlik, yüksek sıcaklık direnci, üstün elektrik yalıtımı ve outstanding termal şok direnci.
① Yeni enerjili araç farları için alüminyum nitrür (AlN) seramik bakır kapanmış substratlar.
② IGBT modülleri için silisyum nitrür (Si₃N₄) substratlar.
③ Otomotiv sensörleri ve amortisörler için alümina (Al₂O₃) seramik substratlar.
3. Fren Sistemleri için Seramik Balatalar
Karbon Seramik Frenler düşük yoğunluk, yüksek dayanıklılık, stabil sürtünme performansı, minimum aşınma, yüksek frenleme oranı, olağanüstü ısı direnci ve uzatılmış kullanım ömrüne sahiptir.
Malzeme, karbon fiber ve silisyum karbür (SiC) 'ün 1700°C'de sentezlenmesiyle elde edilen, takviyeli kompozit seramiktir. Bu gelişmiş kompozisyon, aynı zamanda yüksek sıcaklık dayanıklılığı sağlarken aynı boyuttaki geleneksel fren disklerine göre ağırlığı %50'den fazla azaltmaktadır.
Avantajlar
Mükemmel fren performansı: Yüksek ve stabil sürtünme katsayısına sahip olup, fren diski sıcaklığı 650 °C'ye ulaştığında bile seramik fren balatalarının sürtünme katsayısı hala yaklaşık 0.45 - 0.55 aralığında tutulabilmektedir. Bu da iyi bir fren performansı sağlayarak fren mesafesini kısaltmaktadır.
Uzun hizmet ömrü: Normal fren balatalarının hizmet ömrü 60.000 kilometrenin altında iken seramik fren balatalarının hizmet ömrü 100.000 kilometreyi aşabilmektedir. Ayrıca seramik fren balataları fren diski üzerinde çizik bırakmaz ve orijinal fren disklerinin hizmet ömrünü %20 oranında uzatabilir.
Düşük gürültülü ve konforlu: Metal komponentler içermemesi nedeniyle geleneksel metal fren balatalarının eşleştirme parçalarıyla sürtünmesi sonucu oluşan anormal gürültüyü önler, sessiz bir sürüş ortamı sağlar.
Daha az fren tozu: Seramik fren balataları, geleneksel yarı metalik balatalara göre daha az fren tozu üretir. Bu özellik, jantların temiz kalmasına yardımcı olur ve bakım süresini ve maliyetlerini azaltır.
İyi ısı direnci ve ısı dağılma özelliği: Seramik balataların yüksek ısıya dayanımı ve termal stabilitesi vardır. Ayrıca frenleme sırasında oluşan ısıyı hızlı bir şekilde dağıtabilirler, böylece fren performansının stabilitesini garanti altına alır ve araç güvenliğini artırır.
4. Seramik Kaplama
① Seramik Araç Boya Kaplama
Temel Özellikler ve Avantajlar:
Olağanüstü Koruma: Çevresel kirleticilere karşı koruyucu bir bariyer oluşturur:
UV Işınları: Oksidasyonu ve boya solmasını önemli ölçüde azaltır.
Kimyasal Lekeler: Asidik kuş gübresi, böcek vurması, ağaç özü ve yol tuzlarının neden olduğu hasarlara direnç gösterir.
Hafif Çizikler ve Dönme İzleri: Sadece vernik veya mum korumasına göre (9H+) sertliği artırır ve hafif çizilmelere karşı daha fazla direnç sağlar (ancak çizilmeye karşı tamamen korumaz).
Su Lekeleri: Boya yüzeyine mineral tortularının yerleşmesi riskini azaltır.
Yüksek Derecede Su Yüzey Gerilimi ve Otomatik Temizleme Etkisi:
Aşırı derecede su itici bir yüzey oluşturur. Su damlaları sıkı şekilde toplanır ve kolayca aşağıya yuvarlanır, serbest haldeki toz ve kiri de beraberinde götürür.
Araç yüzeyinin temizlenmesini önemli ölçüde kolaylaştırır ve yıkama sıklığını azaltır.
Artırılmış Parlaklık ve Derinlik:
Geleneksel mumlar ya da sızdırmazlık maddelerinin ötesinde, eşsiz, derin ve yansıtıcı bir "ıslak görünüm" parlaklık yaratır.
Kaplaması altındaki boyanın renk açıklığını ve derinliğini artırır.
Uzun Süreli Dayanım:
Geleneksel mumların (haftalarca) ya da sentetik sızdırmazlık ürünlerinin (aylarca) koruma sürelerinin aksine, seramik kaplamalar genellikle 1 ila 5 yıl (veya daha fazla) koruma sağlar. Bu süre, ürün kalitesine, uygulamaya, bakımına ve çevresel koşullara bağlı olarak değişebilir.
② Egzoz Sistemi Seramik Kaplama
③ Seramik Termal Yalıtım Kaplaması
5. Yüksek Gerilimli Seramik Röle
① Geleneksel içten yanmalı motorlu araçlarda röleler, kontrol sistemleri, çalıştırma, klima, aydınlatma, silecekler, enjeksiyon sistemleri, yağ pompaları, elektrikli camlar, elektrikli koltuklar, elektronik gösterge panelleri ve teşhis sistemleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu geleneksel otomotiv röleleri düşük gerilim ürünleri olup genellikle 12-48V aralığında çalışmaktadır.
② Yeni enerjili araçlarda (NEV), röleler özellikle yüksek gerilimli DC ortamlarında kullanılır ve yüksek akımlı DC devrelerini kontrol ederler. Farklı teknik özelliklere sahip olup küçük seri üretimlerle üretilirler ve genellikle esnek üretim teknikleri gerektirirler.
6. Seramik Kondansatör
Yeni enerjili araçlarda düşük kayıplı seramik kondansatörler özellikle elektrikli tahrik sistemleri, şarj istasyonları ve batarya yönetim sistemleri (BMS) gibi güç elektroniği sistemlerinde kullanılır. Temel kullanım alanları şunlardır:
① DC-DC Dönüştürücüler ve İnvertörler
Fonksiyon: Devrelerdeki güç kaybını azaltmak ve enerji dönüşüm verimliliğini artırmak için filtre kapasitörleri olarak görev yapar.
② Şarj İstasyonları
Fonksiyon: Akım girişimini azaltmak ve şarj verimliliğini artırmak için gürültü bastırma kapasitörleri olarak görev yapar.
③ Batarya Yönetim Sistemleri (BMS)
Fonksiyon: Bataryanın çıkış voltajını stabilize ederek batarya çevrim ömrünü uzatmak ve güvenliği sağlamak.
④ Düşük Kayıplı Seramik Kapasitörlerin Temel Avantajları
Yüksek sıcaklığa dayanıklı
Yüksek gerilim dayanımı
Yüksek Frekans Performansı
NEV elektronik kontrol sistemlerinde kritik rol
7. Seramik Sigorta
① Devre koruma fonksiyonu
② Yük taşıma kapasitesi ve darbe direnci
③ Güvenlik fonksiyonu
Seramik sigorta, elektrik devrelerini koruma işlevine sahip, muhafazası olarak seramik malzeme kullanılan bir sigorta türüdür. Detaylı tanımı aşağıdadır:
Yapı ve prensip
Temel yapı: Esas olarak seramik tüp, metal uç kapaklar, eriyen eleman ve kuvars kumu olmak üzere parçalardan oluşur. Seramik tüp, yüksek ısı direnci ve yalıtım sağlar. Metal uç kapaklar elektriksel bağlantıyı sağlamak için kullanılır. Eriyen eleman, aşırı akım durumunda eriyen ve devreyi kesen temel parçadır. Tüpün içindeki kuvars kumu ark enerjisini emebilir ve arkı söndürebilir.
Çalışma Prensibi: Devrede aşırı akım veya kısa devre hatası olduğunda, eriyen eleman akımın artması nedeniyle ısı oluşturur ve erir. Bu esnada tüp içindeki kuvars kum hızlıca ark enerjisini emer, arkı söndürür ve metal cürufu sarmasını sağlayarak sıçramayı önleyerek güvenli devre kesmeyi gerçekleştirir ve ekipman ile devrelerin güvenliğini sağlar.
8. Seramik Contalı Konnektör
Contanma halkası, batarya kapağının hemen altında yer alır ve güç bataryası kapağı ile kutup arasında sıhhi ve iletken bir bağlantı oluşturmak için kullanılır. Bataryanın iyi bir sızdırmazlık performansına sahip olmasını sağlar, elektrolitin sızmasını önler ve bateryanın iç reaksiyonu için uygun bir hava geçirmez ortam sağlar. Aynı zamanda batarya kapağı bastırıldığında basınç düşürme ve yastıklama görevi de görür, bateryanın iç bileşenlerinin normal çalışmasını sağlar ve bataryanın kullanım ömrü ve güvenliği için önemli bir garanti sağlar.
Seramik contalı konektör, seramik malzemeleri temel yapı taşı olarak kullanan ve elektriksel yalıtımı sağlayarak dış ortamın girmesini engelleyen bir konektör türüdür. Detaylı tanıtımı aşağıdadır:
Yapı ve prensip
Temel yapı: Genellikle bir seramik gövde, metal elektrotlar ve conta elemanlarından oluşur. Seramik gövde, yüksek sıcaklık direnci, yalıtım ve mekanik dayanıklılık sağlar. Metal elektrotlar elektriksel bağlantı için kullanılır ve metalizasyon ve lehimleme gibi süreçler aracılığıyla seramik gövdeye sağlam şekilde bağlanır. Conta elemanları, örneğin contalar veya sızdırmazlık malzemeleri, daha iyi sızdırmazlık performansı sağlamak amacıyla kullanılır ve bu sayede konektörün farklı ortamlarda iyi bir sızdırmazlık durumu koruyabilmesi sağlanır.
Çalışma Prensibi: Seramiklerin kendine özgü yüksek yoğunluk ve düşük gözeneklilik özellikleri, gazların ve sıvıların geçişini etkili bir şekilde engelleyebilir. Aynı zamanda, seramik gövde ile metal elektrotlar arasındaki arayüzün hassas tasarımı ve işlenmesi, ayrıca uygun sızdırmazlık malzemelerinin kullanılması ile güvenilir bir sızdırmazlık sağlanarak dış ortamdaki nem, toz ve diğer maddelerin konektörün iç kısmına girmesi önlenir. Böylece elektrik bağlantısının normal çalışması ve elektrik devresinin güvenilirliği ile stabilitesi garanti altına alınmış olur.
Özellikler
Yüksek Sıcaklık Direnci ve Yalıtımı: Seramiklerin mükemmel yüksek sıcaklık direnci vardır ve yüksek sıcaklık ortamlarında stabil bir şekilde çalışabilirler. Aynı zamanda yüksek gerilim yalıtım performansına sahiptirler ve elektriksel delinmeyi etkili bir şekilde önleyebilirler.
İyi Sızdırmazlık Performansı: Yüksek kaliteli sızdırmazlık etkisi sağlayabilir, gaz, sıvı ve tozun girişini etkili bir şekilde önler ve vakum, yüksek basınç ve korozif ortamlar gibi zorlu ortamlarda kullanım için uygundur.
Yüksek Mekanik Dayanım: Seramikler yüksek sertliğe ve mekanik dayanıma sahiptir, belirli mekanik gerilmelere ve titreşimlere dayanabilir, bu da konektörün kullanım sırasında güvenilirliğini garanti altına alır.
9. Ceramic Heater PTC
PTC ısıtıcılar düşük termal direnç ve yüksek ısı değiştirme verimliliği avantajlarına sahiptir ve otomatik sıcaklık sabitlemeli ve enerji tasarruflu elektrikli ısıtıcılardır. Güvenlik performansı da dahil olmak üzere belirgin özelliklerinden biri şudur: her türlü kullanım senaryosunda, elektrikli ısıtma borulu ısıtıcılar gibi yüzeyde "kızarmışlık" (kızarma) fenomeni oluşturmazlar, bu da yanma ve yangın gibi potansiyel güvenlik risklerine neden olabilir.
PTC seramik ısıtıcı, pozitif sıcaklık katsayılı seramik ısıtma elemanı kullanan ve dirençli ısıtma prensibiyle ısı üreten elektrikli bir ısıtıcıdır. Detaylı bir giriş şu şekildedir:
Çalışma prensibi
PTC seramik ısıtıcılar özel seramik malzemelerden üretilir. Gerilim uygulandığında, sıcaklık arttıkça dirençleri de artar. Sıcaklık Kuri noktası altındaysa, öz direnç çok düşüktür ve ısıtma hızı çok yüksektir. Kuri noktası sıcaklığı aşıldığında, öz direnç aniden artar ve akım sabit bir değere düşer. Böylece sıcaklığın otomatik olarak kontrol edilmesi ve sabit tutulması hedeflenir.
10. Seramik Paketleme Gövdesi
Yeni seramik gövde, IGBT paketleme için tüm çip birimlerinin kapı bağlantısını ve çıkartılmasını sağlayabilir.
"Seramik Paketleme Gövdesi", elektronik cihazların paketlenmesi için kullanılan yüksek performanslı malzemeden üretilmiş bir kapak anlamına gelir. İlgili giriş şu şekildedir:
Özellikler
Mükemmel fiziksel özelliklere sahiptir: Yüksek dayanıklılığa, dikkat çekici ısı direncine, korozyon direncine, yalıtımına ve termal iletkenliğe sahiptir.
Üstün elektriksel performans: Yüksek dielektrik sabiti, düşük dielektrik kaybı ve yüksek elektriksel yalıtım dayanımı ile ürün sinyal iletim kalitesini ve performans göstergelerini iyileştirmeye yardımcı olur.
İyi termal yönetim: Mükemmel termal iletkenliği ve termal yayılım performansı sayesinde ısıyı etkili bir şekilde çip üzerinden dış ortama aktararak çipin stabilitesini korur.
Daha yüksek güvenilirlik: Titreşim ve darbe gibi ortamlarda daha iyi toleransa sahiptir ve paketlenmiş ürünlerin zorlu ortamlarda bile stabil kalmasını sağlar.
Yaygın malzemeler
Alümina seramikler: En yaygın olarak kullanılan seramik malzemedir, belirli mekanik dayanıklılık ve yalıtım özelliklerine sahiptir ancak termal iletkenliği göreceli olarak düşüktür.
Alüminyum nitrür seramikler: Yüksek termal iletkenliğe sahiptir, mükemmel dielektrik özellikler gösterir, yüksek elektriksel yalıtım dayanımına sahiptir, kimyasal özellikleri kararlıdır ve termal genleşme katsayısı silikonunkiyle iyi eşleşir. Bu nedenle yarı iletken paketleme için ideal bir altlık malzemesidir.
Berilyum oksit seramikler: Aşırı yüksek termal iletkenliğe sahiptir ancak toksiktir ve üretim maliyeti yüksektir; genellikle askeri ve havacılık elektronik cihazlarında kullanılır.
11. Seramik Basınç Sensörü
Yüksek korozyon direnci, darbe direnci ve yüksek elastikiyet gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve çoğu ortamla doğrudan temas edebilir. Aynı zamanda seramiklerin aşırı yüksek termal stabilitesi, çalışma sıcaklık aralığının -40℃~150℃ olması sağlar. Bu nedenle otomotiv ve endüstriyel süreç kontrolü gibi alanlarda yaygın olarak kullanılabilir.
Seramik basınç sensörü, seramiklerin fiziksel özelliklerini kullanarak basıncı ölçen bir cihazdır. Aşağıda detaylı bir tanıtım bulunmaktadır:
Çalışma prensibi
Piezodirenç etkisine dayalı olarak çalışır. Basınç, seramik diyaframın ön yüzeyine doğrudan uygulanır ve onun çok küçük bir deformasyon oluşturmasına neden olur. Kalın film dirençler, seramik diyaframın arka yüzüne bastırılmış ve bir Wheatstone köprüsü oluşturacak şekilde bağlanmıştır. Piezodirençlerin piezodirenç etkisi nedeniyle köprü, basınçla oldukça doğrusal olan ve aynı zamanda uyarım voltajına orantılı olan bir voltaj sinyali üretir.
Temel Yapı
Esas olarak üç kısımdan oluşur: bir seramik halka, bir seramik diyafram ve bir seramik kapak. Kuvvet ölçümünde esnek cisim olarak kullanılan seramik diyafram, %95 Al₂O₃ seramiğinden ince işleme ile üretilmiştir. Seramik halka, sıcak kalıp dökümü ve yüksek sıcaklıkta sinterleme ile şekillendirilmiştir. Seramik diyafram ve seramik halka, kalın film baskısı ve ısıtma-kürleme teknolojisi ile yüksek sıcaklığa dayanıklı cam macunu kullanılarak birlikte pişirilir ve çevresi sabitlenmiş kuvvet ölçümü yapan kupa şeklinde bir esnek cisim oluşturulur. Seramik kapak, diyaframla belirli bir boşluk oluşturmak amacıyla alt kısmında dairesel bir oluk yapısına sahiptir; bu yapı, aşırı yüklenme sırasında diyaframın aşırı bükülerek kırılmasını engeller.
Özellikler
Yüksek Hassasiyet ve Stabilite: Seramikler yüksek elastikiyete, korozyon direncine, aşınma direncine, darbe ve titreşim direncine sahiptir. Çalışma sıcaklık aralığı -40°C ile 135°C arasında olabilir, ölçüm doğruluğu ve stabilitesi yüksektir. Elektrik yalıtım seviyesi >2kV'dur, çıkış sinyali güçlüdür ve uzun vadeli stabilite iyidir.
İyi Korozyon Direnci: Seramik membran, ek korumaya gerek kalmadan çoğu ortamla doğrudan temas edebilir, bu da soğutma, kimya ve çevre koruma uygulamalarında kendine has avantajlar sağlar.
Seramik Basınç Sensörü diğer endüstrilerde de kullanılabilir.
Proses kontrolünde, çevre kontrolünde, hidrolik ve pnömatik ekipmanlarda, servo valflerde ve transmisyonlarda, kimya ve petrokimya endüstrilerinde, tıbbi cihazlarda ve birçok başka alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.
12. Piezoelektrik Seramikler Lastik Basıncını Tespit Eder
Piezoelektrik seramikler ile lastik hava basıncı izleme çipi arasında elektriksel bir bağlantı kurulmuştur, böylece piezoelektrik seramikler, lastik hava basıncı izleme çipine güç sağlayabilmektedir. Bu lastik hava basıncı izleme cihazında, aracın sürüşü sırasında araç lastiğindeki hava basıncındaki değişiklik, hava basıncı kesesinin deformasyonuna neden olur ve buna bağlı olarak piezoelektrik seramiklerin deformasyona uğramasına sebep olur. Piezoelektrik seramiklerin deformasyona uğramasıyla üretilen elektrik akımı, lastik hava basıncı izleme çipine güç sağlamak için kullanılır.
Piezoelektrik seramikler, tire basınç izleme sistemlerinde, mekanik basıncı elektrik sinyallerine dönüştüren özel piezoelektrik etkiden faydalanarak lastik basıncını izlemek amacıyla kullanılabilir. Kapsam açısından kısa bir özet şu şekildedir:
Çalışma prensibi
Bir lastik şişirildiğinde, iç hava basıncı piezoelektrik seramik elemana (genellikle lastik valfi veya iç kaplamada gömülü olan) mekanik kuvvet uygular.
Piezoelektrik seramik, uygulanan basınçla orantılı olarak küçük bir elektrik yükü oluşturur.
Bu elektrik sinyali, bir sensör modülü tarafından işlenir (kuvvetlendirilir, dijital veriye dönüştürülür) ve kablosuz olarak aracın bord sistemine iletilir ve lastik basıncı gerçek zamanlı olarak görüntülenir.
13. Piezoelektrik İvme Sensörü
Piezoelektrik ivme sensörü, piezoelektrik kristallerin piezoelektrik etkisine dayanarak çalışır. Piezoelektrik ivme sensörleri, otomotiv hava yastıkları, antilok fren sistemi ve traksiyon kontrol sistemleri gibi güvenlik performansı açısından da uygulanmaktadır.
Yeni enerji araçlarının AR-GE ve üretim aşamalarında giderek daha fazla yeni malzeme ve yeni süreçler benimsenmekte olup bu durum, araçların hafiflik, düşük maliyet, akıllı sistemler, ekonomi ve güvenilirlik açısından insanların ihtiyaçlarını karşılamasını mümkün kılmaktadır. Yeni malzemelerin kullanımı açısından değerlendirildiğinde, seramik malzemelerin sahip oldukları çeşitli üstün ve eşsiz özellikleri nedeniyle yeni enerji araçlarına uygulanmaları, aracın kendi ağırlığının azaltılmasında, motor verimliliğinin artırılmasında, enerji tüketiminin düşürülmesinde, bakımı sık olan parçaların kullanım ömrünün uzatılmasında ve yeni enerji araçlarının akıllı fonksiyonlarının geliştirilmesinde olumlu öneme sahiptir.
EN
