Quando pensiamo ai materiali ceramici , il nostro primo istinto potrebbe essere quello di supporre che esista sempre un ottimo isolamento termico ceramico. Tuttavia, la realtà è che le ceramiche ingegneristiche presentano un’ampia gamma di conduttività termiche, con valori minimi e massimi che variano di 200 volte!

È importante notare che l “isolamento elettrico ceramico e l” isolamento termico ceramico sono indipendenti l “uno dall” altro. Pertanto, è possibile scegliere un isolante elettrico che sia anche un ottimo conduttore termico, il che è molto utile per i substrati elettronici che devono estrarre il calore da un dispositivo come un telefono cellulare o un laptop.

Ed è interessante notare che è possibile anche il contrario, anche se questo spesso si ottiene rivestendo i metalli con un buon isolante ceramico.

Ora, approfondiamo alcune delle ceramiche comunemente scelte per l’isolamento termico ceramico. Abbiamo l’allumina , la famiglia dei materiali a base di zirconia , vari silicati come cordierite, steatite e porcellana, e poi ci sono le ceramiche lavorabili come il Macor , e ceramiche ad altissima conducibilità termica come il nitruro di alluminio e l’ossido di berillio, noto come berillio.

Misuriamo la conduttività termica in unità di Watt per metro Kelvin, e il Macor, ad esempio, ha una conduttività termica di appena 1,5. Le ceramiche silicatiche utilizzate per l “isolamento elettrico rientrano tipicamente nell” intervallo da 2 a 4, mentre le ceramiche a base di zirconia si aggirano intorno a 3. La zirconia rinforzata con allumina sale leggermente fino a circa 6 W/mK. Ora, se si considerano le ceramiche a base di allumina, sono di tutt “altra categoria, con valori che vanno da 25 a 40, mentre lo Shapal , un” altra ceramica lavorabile, fa un balzo significativo a circa 90 W/mK. Poi ci sono le ceramiche al nitruro di alluminio, che vantano valori da circa 170 a 220, e la berillio con un notevole 300 W/mK – impressionante quanto il rame! Si noti, tuttavia, che la berillio è piuttosto tossica e quindi viene generalmente utilizzata solo dai militari per i substrati.

Le ragioni di questi valori di conduttività termica così diversi sono ben documentate e, se necessario, possono essere facilmente studiate: in sostanza, tutto si riduce a quanto le vibrazioni termiche (note come fononi) vengono interrotte dalla struttura cristallina o dalla microstruttura.

Ora, quando si parla di materiali con barriera termica, abbiamo alternative come plastica, vetro, alcuni metalli come l “acciaio inossidabile, rivestimenti con barriera termica e materiali compositi in fibra. La scelta tra queste dipende dall” applicazione specifica e dai requisiti di progettazione.

Tra le altre considerazioni, entrano in gioco fattori quali l “intervallo di temperatura (che potrebbe escludere polimeri e metalli), l” atmosfera circostante (che potrebbe richiedere ceramiche particolari) e la presenza di carichi meccanici o rapidi cambiamenti di temperatura.

Potete scoprire di più sulla guida ai materiali e trovare esempi di applicazioni nelle pagine dedicate ai materiali del sito web di Precision Ceramics. Alcune applicazioni tipiche includono elettronica ad alta potenza, sistemi criogenici, lavorazioni ad alta temperatura, forni, motori a reazione e applicazioni spaziali come l’isolamento termico e i substrati elettronici nei satelliti, tra molte altre.

Il sito web offre approfondimenti completi su come questi materiali svolgono ruoli cruciali in vari settori e tecnologie.

Il professor Jon Binner, stimato accademico dell’Università di Birmingham, noto per il suo contributo nel campo della ceramica, ha unito le forze con Precision Ceramics per produrre una serie di video esplicativi illuminanti sui materiali ceramici avanzati.

Grazie alla vasta esperienza dimostrata attraverso numerosi articoli sottoposti a revisione paritaria, libri curati e brevetti a suo nome, il professor Binner apporta alla collaborazione una competenza senza pari.

Il suo duraturo rapporto con Precision Ceramics sottolinea il suo impegno nel progresso della conoscenza nel campo dei materiali ceramici. Entusiasta di partecipare a un progetto volto a educare e informare il pubblico sulle complessità della ceramica, il coinvolgimento del Professor Binner promette di offrire preziosi spunti di riflessione su questo vitale settore della scienza dei materiali.

Precision Ceramics è leader nella fornitura di soluzioni personalizzate in ceramica tecnica. Andiamo oltre la semplice produzione: collaboriamo con voi in ogni fase della selezione dei materiali, della progettazione e dello sviluppo del prodotto.

Se avete domande su quale materiale ceramico potrebbe essere più adatto alla vostra applicazione, non esitate a contattarci.

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