Czech 
English 
Korean 
Japanese 
German 
Arabic 
Spanish 
French 
Italian 
Dutch 
Polish 
Portuguese Keramika z nitridu hliníku (AIN)
Keramika z nitridu hliníku: Vlastnosti, aplikace a poznatky o vysoké tepelné vodivosti
Co je keramika z nitridu hliníku?
Keramika z nitridu hliníku (AlN) je syntetická sloučenina vytvořená působením vysokého tlaku ve vakuové peci a sintrováním v dusíkové atmosféře. Běžně se vyrábí ve formě desek a konstrukčních součástí. Skládá se převážně z kovalentních vazeb v hexagonální wurtzitové struktuře, keramika z nitridu hliníku je netoxická a bezpečná pro životní prostředí.
Keramika AlN vykazuje vyšší pevnost v ohybu ve srovnání s funkčními keramikami, jako jsou dielektrické keramiky a keramiky na bázi titanátu barnatého. Jejich pevnost je však mírně nižší než u konstrukčních keramik, jako jsou keramiky na bázi oxidu zirkoničitého a nitridu křemíku. Je třeba poznamenat, že keramika z nitridu hliníku má koeficient tepelné roztažnosti velmi blízký křemíku a nitridu galia, díky čemuž je vysoce kompatibilní a vhodná pro integraci do různých systémů. Vykazuje vynikající tepelnou stabilitu až do 800 °C, ale při teplotách nad touto hranicí začíná oxidovat.
AlN ceramics maintain high strength at room temperature and show very little loss of performance even as the temperature rises. For example, hot-pressed AlN can still hold a strength of around 500 MPa when heated to 1500°C. Due to its high thermal conductivity combined with a low thermal expansion rate, AlN handles rapid temperature changes exceptionally well and is particularly suited for use in heat exchangers, including those found in gas turbines.
Vysoká tepelná vodivost keramiky z nitridu hliníku
Vysoká tepelná vodivost keramiky z nitridu hliníku je způsobena jejím jedinečným mechanismem vedení tepla založeným na fononech. Zatímco monokrystaly mohou dosáhnout hodnot tepelné vodivosti až 319 W/m·K, tepelná vodivost sintrované keramiky z nitridu hliníku se pohybuje mezi 70 a 270 W/m·K. Substráty z keramiky AlN obvykle vykazují tepelnou vodivost v rozmezí 170 až 190 W/m·K.
Během vysokoteplotního sintrování mohou vznikat defekty mřížky a kyslíkové defekty, které ovlivňují tepelný výkon. Pro dosažení vyšší tepelné vodivosti je klíčové minimalizovat koncentraci kyslíku během procesu sintrování. Výzkum ukazuje, že udržení koncentrace kyslíku pod 0,75 % na atomové úrovni snižuje defekty mřížky, což vede k hustším materiálům s vylepšenou tepelnou vodivostí.
Ve srovnání s tradičními substráty z oxidu hlinitého, které mají tepelnou vodivost pouze 17–25 W/(m·K), nabízí nitrid hliníku (AlN) výrazně vyšší tepelnou vodivost – přibližně pětkrát až desetkrát vyšší. Ačkoli oxid berylnatý (BeO) má tepelnou vodivost srovnatelnou s AlN, jeho toxicita představuje zásadní problém: vdechování prachu z BeO může způsobit akutní pneumonii nebo chronické onemocnění plic z beryllia.
The properties of Vlastnosti keramiky z nitridu hliníku （AlN）
Fyzikální vlastnosti
| Vlastnosti | Jednotka | Hodnota |
| Slinovaná hustota | g/cm³ | 3.33 |
| Barva | šedá | |
| Absorpce vody | % | 0 |
| Krystalová struktura | hexagonální | |
| pH | 6.3 | |
| Tvrdost (@20 °C) | Mohs | 7 |
| Tvrdost (@20 °C) | Hv | 1100 – 1200 |
| Teplota tání | ℃ | 2200 |
Mechanické vlastnosti
| Vlastnosti | Jednotka | Hodnota |
| Poissonův poměr | 0.21 | |
| Mez ohybu | MPa | 380 – 480 |
| Modul pružnosti (@20 °C) | GPa | 310 |
| Smykový modul | GPa | 128 |
Tepelné vlastnosti
| Vlastnosti | Jednotka | Hodnota |
| Tepelná vodivost (@20 °C) | W/m-K | 175 |
| Lineární roztažnost (20–400 °C) | 1/°C | 4.6 x 10⁻⁶ |
| Lineární roztažnost (20–1000 °C) | 1/°C | 5.6 x 10⁻⁶ |
| Maximální provozní teplota | ℃ | 800 |
| Měrná tepelná kapacita | J/g-°C | 0.738 |
Electrical properties
| Vlastnosti | Jednotka | Hodnota |
| Dielektrický ztrátový činitel | 0.0004（ 1e+6 Hz） | |
| Dielektrická pevnost (@Th 1.50 mm) | kV/mm | >= 13.3 |
| Měrný objemový odpor | Ω·cm | 1.00 x 10¹³ |
| Průrazné napětí (Dielectric Breakdown) | kV/mm | 16 |
| Relativní permitivita (@ 20 °C) | MHz | 9 |
| Šířka zakázaného pásu (Band Gap) | Ω·cm | 6.2 |
Uvedené hodnoty představují typické materiálové vlastnosti a mohou se lišit v závislosti na konfiguraci výrobku a výrobním procesu.
Pro více informací nás neváhejte kontaktovat.
Aplikace keramiky z nitridu hliníku
1. Keramika z nitridu hliníku (AlN) se široce používá ve velkoplošných integrovaných obvodech, obvodech polovodičových modulů a zařízeních s vysokým výkonem, jako jsou obvody силových modulů, křemíkové řízené usměrňovače, výkonové tranzistory, polovodičové lasery, výkonové integrované obvody, polovodičové relé a spínací zdroje.
Významným příkladem jsou substráty z keramiky z nitridu hliníku, které mohou nahradit substráty z oxidu hlinitého a výrazně zlepšit výkon a životnost vysokovýkonných LED diod. Studie ukazují, že tato substituce může prodloužit životnost LED diod o 6 000 až 7 000 hodin.
2. Containers and crucibles for the melting of metals and alloys.
3. Optical sensors.
Společnost zabývající se keramikou z nitridu hliníku
YI XING WEIERT CERAMICS TECHNOLOGY CO., LTD. je profesionální výrobce specializující se na CNC obrábění keramických dílů z AlN. Pokud hledáte kelímky z AlN nebo zakázkové keramické komponenty z AlN, neváhejte nás kontaktovat. Naši odborníci jsou vám vždy k dispozici.
