Conduttività termica
La conduttività termica misura la facilità con cui il calore viene trasmesso attraverso un materiale e nella maggior parte dei casi viene utilizzata per trasferire il calore lontano da un’area calda; ad esempio, le prestazioni di un LED diminuiscono se non viene raffreddato a sufficienza, ma necessita anche di isolamento elettrico, per questo motivo si utilizza la ceramica.
Esiste un crescente mercato specializzato per l’uso di ceramiche avanzate in applicazioni con requisiti di elevata conduttività termica. Le ceramiche di ossido costano meno e quindi sono le più comuni come materiale di base, ma la maggior parte dei materiali è limitata a 26-30 W/M/K, il che, se confrontato con i due metalli ad alta conduttività termica più comuni, il rame a circa 385 W/M/K e l’alluminio a 150-185 W/M/K, presenta un ampio divario.
Materiali per conduttività termica
Il nitruro di alluminio (AlN) fornisce la massima conduttività termica, ma il livello dipende dal grado. Precision Ceramics PCAN 3000 è il più alto con 230 W/M/K. Lo standard del settore tende a essere 170-180 W/M/K con gradi inferiori fino a 150 W/M/K. I gradi di nitruro di boro possono offrire una conduttività termica a circa 120 W/M/K e Shapal Hi M soft a 93 W/M/K.
La gestione della conduttività termica dipende da molti fattori, dalla temperatura di esercizio e dalle applicazioni, al numero di materiali diversi coinvolti nelle giunzioni che causano perdite alle interfacce, fino al raffreddamento passivo o attivo.
Classificato per elevata conduttività termica
Nitruro di alluminio (AlN) – CeramAlum™ PCAN3000
230 W/mK
PCAN3000 è uno dei nostri gradi migliorati di nitruro di alluminio, che offre tutte le prestazioni meccaniche di PCAN1000 con l’ulteriore vantaggio di una conduttanza termica di 230 W/(mK).
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Nitruro di alluminio (AlN) – CeramAlum™ PCAN2000 / 4000
200 W/mK
PCAN2000 e PCAN 4000 sono entrambi gradi migliorati di nitruro di alluminio che offrono tutte le prestazioni meccaniche del PCAN1000 con l’ulteriore vantaggio di una conduttanza termica di 200 W/(mK) per entrambi i gradi.
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Nitruro di alluminio (AlN) – CeramAlum™ PCAN1000
170 W/mK
PCAN1000 è il nostro nitruro di alluminio standard ad alta purezza con una conduttività termica di 170 W/ (mK). Questa è la stessa prestazione termica del nostro materiale di substrato, ma offre la possibilità di pezzi più grandi in lunghezza e larghezza e in spessori fino a 30 mm.
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Classificato per bassa conduttività termica
Macor® – Vetroceramica lavorabile
1,46 W/mK
Macor è un ibrido vetroceramico con la versatilità di un polimero ad alte prestazioni, la lavorabilità di un metallo e le prestazioni di una ceramica avanzata avanzata. È completamente denso e adatto per applicazioni UHV.
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Zirconia (ZrO2) - CeramaZirc™ 3YZ
2 W/mK
Un materiale ad elevata purezza che offre elevata resistenza, resistenza all’usura e flessibilità ben superiori a quelle della maggior parte delle altre ceramiche avanzate.
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Zirconia (ZrO2) - CeramaZirc™ Ultra Tough
3 W/mK
CeramaZirc Ultra Tough è un materiale composito ceramico avanzato a base di zirconia, costituito da piastrine di zirconia e allumina parzialmente stabilizzate.
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Tabella comparativa dei materiali ceramici
Proprietà correlate
Temperatura massima
Le ceramiche avanzate sono ben note per le loro proprietà di resistenza al calore, per cui iniziano a fondersi solo a temperature intorno ai 2000℃. Rispetto ai materiali ceramici più comuni, come piastrelle o mattoni, iniziano a fondersi a temperature intorno ai 650℃.
Espansione termica
Le ceramiche avanzate hanno generalmente bassi coefficienti di espansione termica, che è la misura di quanto un materiale si espande a causa di un aumento di temperatura. Quando si applica calore alla maggior parte dei materiali, questi si espandono a causa della loro struttura atomica, e grazie alla composizione atomica della ceramica sono in grado di rimanere stabili in un intervallo più ampio di temperature.