Керамика теплопроводность: Теплопроводность алюминия и керамики

Содержание

Теплопроводность керамики и металла

Увеличение рабочих частот электронных приборов требовало создания нового материала, который бы, с одной стороны, позволял легко создавать многослойные печатные платы, и, с другой стороны, на высоких частотах имел бы характеристики, схожие с керамикой. Это вносило ряд ограничений в функциональные возможности приборов, в усовершенствование технологии и снижение стоимости производства. Своё дальнейшее развитие многослойная керамика получила с внедрением технологии LTCC, когда керамику начали смешивать со специальными стеклами. По стоимости LTCC технология приближается к технологии изготовления печатных плат на основе FR-4, а по своим диэлектрическим характеристикам низкотемпературная керамика сопоставима с алюмооксидной керамикой. Благодаря всем вышеперечисленным особенностям, LTCC технология нашла широкое применение в создании многослойных плат для высокочастотных электронных приборов, корпусов микросхем и выступает в качестве альтернативы многослойным печатным платам из стеклотекстолита и высокотемпературной керамики.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Теплопроводность металла и дерева

Теплопроводность в твердых телах


Большая теплопроводность металлов объясняется также наличием свободных электронов. Передача тепловой энергии в металлах осуществляется двояким образом: колебательным движением ионов и движением свободных электронов. Большая теплопроводность металлов обеспечивается наличием облака подвижных электронов. Если часть металла нагрета, то кинетическая энергия электронов в этой области возрастает. Электроны распространяются по всему металлу, вызывая рост температуры во всей решетке.

Большую теплопроводность металлов в сравнении с теплопроводностью изоляторов можно объяснить предположением, что теплопроводность х, обусловленная свободными электронами, значительно превышает теплопроводность кр решетки. Большая электропроводность и большая теплопроводность металлов обусловлены тем, что подвижные электроны переносят электричество и передают тепловые колебания от атома к атому. Вследствие этого металлы обладают электрической проводимостью, которая в тысячи раз больше, чем у других лучших проводников.

Крупным неудобством последних является большая теплопроводность металлов , вследствие чего потери жидкого воздуха от испарения в них были много больше. Выше мы указали, что наиболее интенсивный переход тепла имеет место в соединении обеих стенок в верхней части горлышка; стремление сделать сечение металла, а следовательно и теплопроводность в этом месте наименьшими привело к созданию Хейландом бутыли, показанной на фиг. В металлических рекуператорах в силу большой теплопроводности металла и малой толщины стенки тепловое сопротивление стенки имеет весьма малое значение, в то время как в керамических рекуператорах оно значительно больше и поэтому им пренебрегать нельзя.

Беспорядочное движение электронов при отсутствии поля служит объяснением большой теплопроводности металлов. Здесь выравнивание теплового состояния тела совершается гораздо скорее благодаря большой подвижности электронов. Легко понять, что теплопроводность, как и электропроводность, зависит от состояния электронного газа в металле. Поэтому следует ожидать существования зависимости между коэфициентом теплопроводности и удельной электропроводностью одного и того же металла.

При более высоких температурах эти трубки следует охлаждать, иначе вследствие большой теплопроводности металла будут разрушаться резиновые трубки, которыми газовые пипетки подсоединяются к пробоотборным трубкам. Металлические формы при пневматических способах изготовления изделий, имеют еще один недостаток – большую теплопроводность металла и большую теплоемкость массивной металлической формы.

Как только разогретый пластик во время выдувания изделия коснется металлической формы, на поверхности пластика образуется твердая корка, и вследствие быстрого отвода тепла через металл эта корка остается твердой во все время формования. Эти свободные электроны и обеспечивают высокую электропроводность металлов; их подвижность является также причиной большой теплопроводности металлов.

Взаимодействие электронов проводимости с ионами металла, находящимися в узлах кристаллической решетки, обусловливает большую теплопроводность металла. Большая теплопроводность – металл Cтраница 1. Поделиться ссылкой:. Пробоотборная трубка с водяной рубашкой.

Расщепление электронных уровней при сближении атомов. Диамагнитные и пара.


Коэффициенты теплопроводности различных материалов

Керамика от греч. В зависимости от химического состава различают оксидную, карбидную, нитридную и другую керамики. Фарфор – белый керамический материал, просвечивающий в тонком слое и обладающий характерным звучанием при ударе. Отличается водо- и газонепроницаемостью, механической прочностью. Глазурованный фарфор менее термостоек. При одновременном присутствии в этих газах углеродсодержащих веществ действие НО и С12 проявляется при более низких температурах.

Теплопроводность стекла по сравнению с другими телами При наличии в составе стекол оксидов металлов свинца и бария, обладающих высокой При соответствующем выборе состава керамики из нее можно получить.

Справочник химика 21

Вкус чая зависит от сорта, это не вызывает сомнения. Но не менее важно, из какой посуды пьётся напиток. Выбор чашки — это своего рода ритуал, ведь пить из красивой посуды намного приятнее и вкуснее. Любимую чашку каждый выбирает, исходя из своих предпочтений. Кто-то любит пить обжигающий чай из большой кружки, а кто-то предпочитает остывший напиток из маленькой. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо разобраться в разнообразии посуды для чая и её особенностях. Любимая чашка, единственная и неповторимая, в которой самый вкусный чай — такой аксессуар есть у каждого. Ведь чаепитие — не просто процесс поглощения горячего напитка с вкусностями. Смысл церемонии намного больший: мы успокаиваемся, настраиваемся на рабочий лад или расслабляемся. Ассортимент посуды для чаепития огромен : можно выбрать стекло, керамику, фарфор или металл.

Исследователи повысили теплопроводность полимеров

Принципиальными недостатками керамики являются ее хрупкость и сложность обработки. Керамические материалы плохо работают в условиях механических или термических ударов, а также при циклических условиях нагружения. Им свойственна высокая чувствительность к надрезам. В то же время керамические материалы обладают высокой жаропрочностью, превосходной коррозионной стойкостью и малой теплопроводностью, что позволяет с успехом использовать их в качестве элементов тепловой защиты.

Защита состоится 9 декабря г. Шамиля, 39″.

Температуропроводность

Кирпич — настолько известный стройматериал, что используется практически везде, даже для замены бетона или дерева. Из этого строительного материала можно строить небольшие дачные домики или крупные стратегические объекты, а популярность кирпича из любого природного материала обусловлена его обоснована прочностью, долговечностью и другими параметрами, среди которых теплопроводность красного кирпича, высокие характеристики шумо- и теплоизоляции, и другие показатели. В индивидуальном строительстве главное не только долговечность жилья, но и тепло в доме, поэтому коэффициент теплопроводности силикатного кирпича играет решающую роль при выборе строительных материалов, а сравнить эксплуатационные характеристики этих строительных изделий можно с деревом или ячеистым бетоном, так как это — главные конкуренты кирпича в частном жилищном строительстве. Поэтому клинкерный кирпич чаще всего идет для дорожных покрытий и укладки прочного пола в производственных сооружениях. У силикатных изделий теплопередача прямо пропорциональна массе изделия.

Коэффициенты теплопроводности различных материалов

Клеящие составы относятся к достаточно простым в обращении средствам соединения заготовок и деталей самого различного типа. Термостойкий клей для металла в этом смысле не является исключением, поскольку позволяет обходиться без сварочной процедуры. В отличие от прежних времён, когда клеевые вещества подготавливались в основном из натуральных составляющих, современные производители предпочитают использовать синтетические полимеры. Термостойкие клеи относятся к категории специальных химических соединений, отличающихся высокой степенью устойчивости к повышенным температурам. С помощью термостойких составов при желании можно склеить не только металл, но и такие прочные и твёрдые материалы, как стекло, керамика и кирпич. После склеивания заготовок в условиях сильного нагревания и последующего резкого остывания крепящие свойства таких клеев практически не меняются. Достоинство термостойкого клея позволяет применять его при различных строительных и ремонтных операциях:. Эксплуатационные характеристики термостойких клеев для металла зависят от набора входящих в них наполнителей и других компонентов.

Коэффициенты теплопроводности металлов и сплавов имеют значения от . Рекомендуемые температуры применения керамики из ZrOj —

17. Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Для обеспечения полной работоспособности нашего сайта мы используем файлы cookie и другие технологии. Продолжая пользоваться нашим сайтом, вы выражаете согласие на использование файлов cookie. Более подробную информацию можно найти в нашей Политике конфиденциальности.

Большая теплопроводность металлов объясняется также наличием свободных электронов. Передача тепловой энергии в металлах осуществляется двояким образом: колебательным движением ионов и движением свободных электронов. Большая теплопроводность металлов обеспечивается наличием облака подвижных электронов. Если часть металла нагрета, то кинетическая энергия электронов в этой области возрастает. Электроны распространяются по всему металлу, вызывая рост температуры во всей решетке. Большую теплопроводность металлов в сравнении с теплопроводностью изоляторов можно объяснить предположением, что теплопроводность х, обусловленная свободными электронами, значительно превышает теплопроводность кр решетки.

Если бы пластмассы обладали более высокой теплопроводностью, то они могли бы использоваться для создания множества более легких, более дешевых, более энергоэффективных компонентов, используемые в транспортных средствах, светодиодах и компьютерах. Новая методика, которая может изменить молекулярную структуру пластика, чтобы сделать его более теплопроводящим, является многообещающим шагом в этом направлении.

В таблице представлены значения плотности, пористости П, теплопроводности керамики и огнеупоров в зависимости от температуры. Также в огнеупорах содержаться оксид магния и карбид кремния. Плотность, пористость П и теплопроводность приведены для следующих материалов: огнеупор из кварцевого стекла, керамика, содержащая оксид алюминия Al2O3, SiO2, MgO, SiC, диоксид циркония ZrO2, изделия: динасовые, полукислые, шамотные, муллитокремнеземистые, муллитовые, муллитокорундовые, корундовые, периклазовые, форстеритовые, карбидкремниевые, бадделеитовые, цирконовые плавленые и поликристаллические. В таблице представлены значения удельной массовой теплоемкости керамики и огнеупоров в зависимости от температуры. Теплоемкость приведена для следующих огнеупорных материалов: алундум, глинозем, карборунд, кирпич динасовый, магнезитовый, хромитовый, шамотный кирпич, силлиманит, уголь электродный, фарфор высоковольтный, низковольтный и установочный, циркон. В таблице представлены значения удельной массовой теплоемкости этих огнеупоров в зависимости от температуры. Источники: 1.

Теплоемкость — это способность вещества поглощать теплоту при нагреве. Ее характеристикой является удельная теплоемкость — количество энергии, поглощаемой единицей массы при нагреве на один градус. От величины теплопроводности зависит возможность появления трещин в металле.


Коэффициенты теплопроводности керамики кислотоупорной – Справочник химика 21

    Керамические изделия обладают низкой теплопроводностью. Теплопроводность обычной кислотоупорной керамики составляет 1,05—1,57 втЦм – град), а ее удельная теплоемкость 0,75— 0,79 кдж/(кг град). Керамика, предназначенная для изготовления теплообменной аппаратуры, может иметь коэффициент теплопроводности до 1,86 вт/ м-град). Есть указания, что изготовляется специальная керамика с теплопроводностью [c.380]
    В настоящее время выпускаются керамиковые изделия повышенной теплопроводности. Теплопроводность некоторых специальных изделий достигает 3,95 ккал м-час-град. Теплопроводность обычной кислотоупорной керамики составляет 0,9—1,35 ккал м час град, а ее удельная теплоемкость — 0,18—0,19 ккал кг-град. Керамика, предназначенная для изготовления теплообменной аппаратуры, может обладать несколько повышенным коэффициентом теплопроводности — до 1,6 ккал м час град. [c.373]

    Кислотоупорная керамика и каменныйтовар сравнительно дешевы и химически стойки, но непрочны, хрупки и обладают низкой теплопроводностью, что с появлением химически стойких сплавов ограничило их применение. Основные свойства изделия из керамики з дельный весу = 2,5ч-2,7, теплоемкость с = 0,19 к Ал//сг°С, коэффициент температурного расширения а = 4,5 X 10 – . Предел прочности при рзстяжении = 95 ч- 100 кг/см , при сжатии к.г/см . Для понижения пористости, достигающей [c.54]

    Кислотоупорная керамика характеризуется следующими свойствами плотность 2,5—2,56 г/см объёмный вес 2,1—2,3 г/см пористость по водо-поглощению 0,3—10% пределы прочности, кг1см при растяжении 50—100 сжатии-—до 5000 изгибе 100—400 огнеупорность 1500—1650° коэффициент линейного расширения — 4,3-10 теплопроводность 0,9—1,05 ккал/м-ч-град, теплоемкость 0,185—0,187 ккал// -spao кислотоупорность 92—99,8. [c.507]


Теплая керамика завода Браер | Строительные блоки Браер

 

Тёплая керамика Braer

Камень керамический BRAER 10.7 NF

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид кирпича Камень
Формат 10,7 NF
Размер, мм 380х250х219
Марка прочности М 75-100
Поверхность Рифленая
Цвет Красный
Пустотность, % ок. 57
Водопоглощение, % 9-11
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,18
Морозостойкость (F) 50
Масса, кг/шт 17
Кол-во на поддоне, шт 48
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 960

Камень керамический BRAER 14.3 NF

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид кирпича Камень
Формат 14,3 NF
Размер, мм 510x250x219
Марка прочности М 75-100
Поверхность Рифленая
Цвет Красный
Пустотность, % ок. 57
Водопоглощение, % 9-11
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,18
Морозостойкость (F) 50
Масса, кг/шт 22
Кол-во на поддоне, шт 32
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 640

Камень керамический BRAER 4.5 NF

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид кирпича Камень
Формат 4,5 NF
Размер, мм 250х250х140
Марка прочности М 100-125
Поверхность Рифленая
Цвет Красный
Пустотность, % 50
Водопоглощение, % 10
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,36
Морозостойкость (F) 50
Масса, кг/шт 8,3
Кол-во на поддоне, шт 112
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 2240

Тёплая керамика Победа ЛСР

Камень рядовой
поризованный 2,1NF
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 2,1NF
Размер, мм 250х120х140
Марка прочности М 150
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 9,0 – 11,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,17 – 0,26
Морозостойкость (F) 100
Масса, кг/шт 3,8
Кол-во на поддоне, шт 252
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 5040

Камень рядовой
поризованный 4,5NF
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 4,5NF
Размер, мм 250х250х140
Марка прочности М 150
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 10,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,22
Морозостойкость (F) 100
Масса, кг/шт 7,3
Кол-во на поддоне, шт 120
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 2400

Камень рядовой
поризованный 10,3NF
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:

 

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 10,3NF
Размер, мм 380х240х219
Марка прочности М 100
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 11,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,18
Морозостойкость (F) 100
Масса, кг/шт 16,0
Кол-во на поддоне, шт 48
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 960

Камень рядовой
поризованный 10,7NF
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 10,7NF
Размер, мм 380х253х219
Марка прочности М 150
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 11,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,18
Морозостойкость (F) 100
Масса, кг/шт 17,0
Кол-во на поддоне, шт 40
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 960

Камень рядовой
сверхпоризованный
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 10,7NF
Размер, мм 380х253х219
Марка прочности М 75
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 17,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,154
Морозостойкость (F) 50
Масса, кг/шт 16,0
Кол-во на поддоне, шт 40
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 960

Камень рядовой
поризованный 11,2NF
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 11,2NF
Размер, мм 398х253х219
Марка прочности М 100
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 11,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,18
Морозостойкость (F) 100
Масса, кг/шт 17,7
Кол-во на поддоне, шт 40
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 960

Камень рядовой
поризованный 14,3NF
(завод “Победа”)

наличие и цену
уточняйте:
+7 (495) 504-18-61

Вид камня Рядовой
Формат RAUF 14,3NF
Размер, мм 510х250х219
Марка прочности М 100
Поверхность Рифленый
Цвет Красный
Водопоглощение, % 11,0
Теплопроводность (Вт/м0С) 0,18
Морозостойкость (F) 100
Масса, кг/шт 23,0
Кол-во на поддоне, шт 40
Норма загр. а/м 20 тонн, шт 960

Скачать прайс-лист

Производство теплой керамики осуществляется путем формования и обжига различных видов глин. Строительная керамика давно зарекомендовала себя на рынке стройматериалов с наилучшей стороны, а история керамики началась много столетий тому назад.

Изделия из керамики сочетают в себе множество положительных характеристик и свойств. Данный материал является экологически чистым, безвредным для человека, его отличают прочность и высокое качество. Применение теплой керамики в доме позволяет гарантировать тот факт, что керамические изделия прослужат не одно десятилетие, при правильном обращении.

Существует множество технологий производства керамики, а значит, и большое количество видов керамики.

Одним из таких видов являются керамические блоки, произведенные фирмой Wienerberger, которая является лидером в изготовлении керамики и керамических изделий. Одним из направлений в их деятельности является производство поризованных керамических блоков – POROTHERM. Такие блоки с успехом применяются для возведения несущих и внутренних стен и перегородок.

Такие поризованные керамические блоки и являются теплой керамикой. Материал наполнен микропорами, которые создаются в специальных условиях с помощью добавления опилок или полистирола. Положительные отзывы о теплой керамике по всему миру сделали ее по-настоящему популярной среди других стройматериалов. Блоки из керамики позволяют сохранять в здании тепло в холодное время года.

Строительные блоки Браер

Строительные блоки Браер идеально подходят для возведения любых зданий. Это могут быть не только жилые дома, но и промышленные здания. По-другому такие керамические блоки могут называть поризованным камнем.
Это очень долговечный материал, здание из которого простоит без изменений не один десяток лет. Материал не требует какого-либо особенного ухода. И вообще строительные блоки Браер имеют массу преимуществ, перед другими более привычными строительными материалами, в том числе и перед кирпичом.

Стены, выстроенные из данных блоков не нужно дополнительно утеплять, а это помогает увеличивать общую площадь внутренних помещений. Материал этот по праву считается экологически чистым, так как изготавливаются данные блоки без применения каких-либо примесей. Укладка строительных блоков производится намного быстрее, чем укладка обычного строительного кирпича. Это осуществляется благодаря тому, что сами блоки имеют довольно большой размер, но сравнительно небольшой вес. Достаточное количество отверстий в строительных блоках позволяет использовать минимальное количество раствора, что также способствует экономии. В здании, выстроенном из строительных блоков Браер, всегда хороший микроклимат. Независимо от погодных условий  в таком доме будет всегда тепло и уютно зимой, а летом не будет жарко. Уровень морозостойкости блоков равен F50, что доказывает, что условия холодного северного климата также не страшны зданию. Считается, что здания, выстроенные из таких строительных блоков, гарантированно простоят не менее 150 лет, а это не так уж мало. Поризованный камень обладает повышенной огнестойкостью, а также звукопоглощением, что также является его несомненным достоинством.

Завод BRAER, который и занимается производством строительных керамических блоков находит в Тульской области. Недалеко от завода находится Обидимское месторождение глины, которая славится высоким качеством глины. Все сырье проходит многократную обработку, поэтому наличие дополнительных включений в составе исключено. Помимо глины в состав входят очищенные опил и вода. К тому же все изготовленные блоки проходят также проверки в специализированных лабораториях. На заводе установлено самое современное оборудование известных фирм, благодаря которым производятся качественные строительные материалы.
Современная техника обеспечивает производство высококачественных и надежных строительных блоков Браер, которые соответствуют установленным в России стандартам качества.
Стоимость поризованого камня при всех его преимуществах остается не такой высокой. Конечно, можно купить для строительства и более дешевые материалы, но качество их будет также заметно хуже, и ремонт будет необходим намного чаще.

Купить теплую керамику

В нашем каталоге открывается целый мир керамики. У нас вы можете купить отличные блоки из керамики по самым демократичным ценам. При покупке блоков POROTHERM следует учитывать, что они изготавливаются в различных размерах. Более крупные блоки используют обычно при возведении внешних стен, а более маленькие – внутренних. Мы поможем построить вам теплый и уютный дом быстро, качественно и недорого.

Сравнение газобетона и теплой керамики

Газобетон и теплая керамика являются большими конкурентами на рынке строительных материалов, и обычному самостройщику, чтобы построить дом, нужно сперва сравнить их. В данном обзоре мы постараемся пройтись по всем аспектам строительства из автоклавного газоблока и теплой(поризованной) керамики.

Итак, для начала определимся, что важно человеку, который хочет построить для себя дом. Люди хотят построить себе дом как можно дешевле, быстрее, теплее, долговечней и без проблем в процессе эксплуатации. И все эти вопросы мы рассмотрели по следующим пунктам:

  1. Состав материалов(экологичность).
  2. Плотность (вес).
  3. Геометрия блоков.
  4. Требование к фундаменту.
  5. Теплопроводность.
  6. Теплоемкость.
  7. Прочность.
  8. Звукоизоляция.
  9. Огнестойкость.
  10. Удобство резки.
  11. Скорость кладки.
  12. Наличие армопояса.
  13. Водопоглощение.
  14. Морозостойкость.
  15. Крепление крепежей.
  16. Затраты на отделку.
  17. Стоимость.

Состав материалов

Керамические блоки являются экологическими и состоят из специальной глины, которую обжигают в печах при высокой температуре.

Автоклавный газобетон состоит из цемента, песка и газообразующих добавок (алюминиевая пудра и известь). В процессе производства, под высоким давлением насыщенного пара и температуры, алюминиевая пудра и известь реагируют между собой и нейтрализуются, создавая в газобетоне поры.

Все эти компоненты в целом создают искусственный камень – тобермарит, который также является абсолютно экологическим материалом.

Плотность (вес)

Керамические блоки обладают плотностью около 900 кг/куб. Газобетонные блоки могут быть различной плотности. В частном строительстве применяют газобетон плотностью от D300 до D600. Чем плотность ниже, тем меньше прочность на сжатие, но тем лучше сохраняется тепло.

Низкая плотность блоков, при одинаковой толщине, обеспечивает более легкий дом, что требует менее массивного фундамента, то есть, экономия на бетоне.

Теплопроводность

Теплопроводность является одной из самых важных характеристик внешних стеновых блоков, чем теплопроводность меньше, тем лучше сохраняется тепло в доме, и тем меньше затраты на отопление.

По СНиПу считается, что для средней полосы России, сопротивление теплопередаче стены должно составлять 3,2 м2 С°/Вт.

Такое сопротивление теплопередаче обеспечивается следующими стеновыми блоками:

  • Газобетон D300 – 300мм.
  • Газобетон D400 – 400мм.
  • Газобетон D500 – 500мм.
  • Теплая керамика – 500 мм.

Если смотреть на теплопроводность не отдельно взятого блока, а стены в целом, то играет роль еще и толщина швов. Чем швы тоньше, тем теплее стена. В газобетоне клеевой шов получается около 2 мм, что сводит к минимуму мостики холода.

В теплой керамике швы будут около сантиметра, что сильно ухудшает тепловое сопротивление стены при кладке на обычный раствор. Потому для кладки керамических блоков применяют специальный теплый раствор, который намного лучше сохраняет тепло.

Стоимость клея для газобетона и теплого раствора для керамики примерно одинакова, но расход клея для газобетона в 5 раз меньше. Но стоит отметить, что в газобетоне вертикальные шва нужно заполнять, а в теплой керамике не нужно, что экономит теплый раствор примерно на 30%.

Теплоемкость

Теплоемкость зависит от плотности материала, чем плотность выше, тем больше теплоемкость. Теплоемкость больше у керамических блоков, то есть, тепло будет сохраняться дольше, но и прогреваться будет дольше. Для дома с круглогодичным проживанием, теплоемкость практически не важна.

Прочность

Газобетон является очень пористым материалом, из-за чего он хрупкий, и имеет плохую прочность на изгиб, что часто является причиной усадочных трещин. Чтобы такого не происходило, газобетон приходится армировать, и использовать армопояс.

Но стоит отметить, что прочности на сжатие газобетонов D400 и D500 вполне хватает для возведения двухэтажного дома. Качественный автоклавный газобетон D400 обладает классом прочности на сжатие – B2,5.

В качественной теплой керамике, класс прочности на сжатие составляет B5 или B7.5, что в два-три раза выше чем у газоблока D400. То есть, из керамических блоков можно строить более высокие дома, этажностью до 9 этажей. Так что по прочности на сжатие выигрывает теплая керамика.

Удобство распиливания

Газобетон является более хрупким и мягким материалом, от того и работать с ним проще, и распиливать его намного проще. Газобетон можно пилить обычной ручной пилой, а для распила теплой керамики нужно применять специальные электроинструменты, к примеру, пилу “алигатор”.

С точки зрения самостройщика, газобетон намного проще пилить и делать в нем штробы.

Геометрия блоков

Заводской автоклавный газобетон имеет отклонение в размерах блоков 1-2мм.

У теплой керамики отклонение (4-5мм). То есть газобетон намного ровнее по всем плоскостям, что позволяет делать более тонкие швы и наносить меньший слой штукатурки.

Удобство и скорость кладки

Для кладки газоблока применяется тонкошовный клей, расход которого очень невелик. Можно замешать целое ведро клея, нанести тонкий слой, и быстро выложить на него около 10 блоков газобетона. Далее теркой идеально выравниваете плоскость газоблоков, выравнивание рядов происходит очень быстро. Из недостатков кладки газоблока отметим требование к армированию самой кладки и наличие армопояса. Более подробно про это читайте в нашей отдельной статье.

Для кладки керамоблоков применяется раствор, которого нужно замешивать намного больше, швы получаются в 5 раз толще, что связано с большой погрешностью в геометрии блоков (4-5мм). Для теплой керамики не требуется промазка вертикальных швов, так как там присутствуют пазы.

Стоит отметить, что газобетонные блоки намного крупнее, что опять же ускоряет кладку.

Газоблок – (600*250*200).

Теплая керамика – (380*250*220). 

Как итог, сами газобетонные блоки укладываются намного проще, быстрее и экономней по клею. Но газобетон требует армирование рядов и армопояс под перекрытия. Но даже с учетом этого, газобетон немного выгоднее по трудозатратам. 

Водопоглощение

Хоть газобетон и является пористым материалом, воду он впитывает слабо. Это связано с капиллярным подсосом газобетона, который составляет всего 30 мм. То есть, если газобетон находится под проливным дождем, он промокнет максимум на 30 мм. В одинаковых условиях, кирпич и теплая керамика напитаются водой намного сильнее, так как капиллярный подсос у них намного больше.

Если рассмотреть капиллярный подсос газобетона более подробно, то причиной такого хорошего показателя являются сами поры, которые прерывают мелкие капилляры, затрудняя прохождение воды в толщу блока.

Стоит отметить, что свежий автоклавный заводской газобетон выходит из завода очень мокрым, влажность его составляет около 40%. Связано это с тем, что в автоклавах создается огромное давление водяного пара, которое и насыщает газобетон.

Полное высыхание газобетона до равновесной влажности происходит примерно за два года, зависит это от толщины стены, плотности газобетона и прочим факторам.

Внешнюю отделку газобетона лучше начинать на следующий год, когда газобетон частично высохнет.

Морозостойкость

Морозостойкость теплой керамики и газобетона сопоставима, и производители заявляют класс морозостойкости не менее F50.

Средние слои газобетона ни при каких обстоятельствах не могут наполнится водой. По многочисленным испытаниям, качественные газобетонные блоки выдерживают от 50 циклов заморозки/оттаивания без потерь физико-механических свойств.

Физика данного процесса такова, что, когда вода в порах замерзает, лишняя вода адсорбционно под давлением занимает свободное пространство в других порах, не разрывая поры на части. В результате, газобетон выдерживает множество циклов замерзания-оттаивания.

Главное, чтобы вода не попадала на газобетон сверху, так как она там может застоятся, не успеть впитаться и при замораживании разрушить наружные поры газобетона.

Огнестойкость

И газобетон, и теплая керамика являются огнестойкими, и не поддерживают горение.

Материалы способны выдерживать длительные пожары без существенной потери несущей способности.

Звукоизоляция

Газобетон, в виду своей низкой плотности, является плохим звукоизолятором, потому, для перегородок между жилыми комнатами лучше использовать полнотелый кирпич. Теплая керамика в плане звукоизоляции лучше, но она также проигрывает обычному полнотелому кирпичу.

Крепление крепежей

Ходят слухи, что на газобетон нельзя ничего повесить, и что обычный гвоздь или шуруп вырывается без малейших усилий. С одной стороны, это так и есть, но если использовать специальные дюбеля по газобетону или химические анкеры, то вопрос с крепежом отпадает. Так как небольшой дюбель на вырывание показывает нагрузку около 150 кг, а химический анкер может выдержать до полтонны.

В поризованной керамике пластмассовые дюбеля держаться хуже чем в газобетоне, чтобы не быть голословными, очень рекомендуем вам посмотреть тестирование крепежей на газоблоке и теплой керамике в видео на 29 минуте.

Затраты на отделку

Если в качестве внешней или внутренней отделки вы планируете использовать штукатурку, то ее слой будет тоньше в том случае, где стена более ровная, то есть, где блоки ровнее, там будет и меньший расход штукатурки. В плане количества штукатурки, выигрывает газобетон, но для него нужно использовать специальную тонкослойную, с хорошей паропроницаемостью штукатуркой, которая дороже. 

То есть, в газобетоне расход штукатурки будет меньше, а сама штукатурка дороже. В итоге, по штукатурке выйдет одинаковая стоимость как для газоблока, так и для теплой керамики.

В газобетонных стенах намного быстрее и проще делать штробы под провода, розетки и трубы.

Стоимость

Теперь перейдем к самому важному вопросу – стоимости блоков и общей стоимости готового дома.

Стоимость кубометра керамоблоков и газоблоков примерно одинакова. Но, для достижения нужного теплового сопротивления нужно 400мм газоблока D400 или 500 мм керамических блоков. То есть, газобетона D400 нужно на 20% меньше.

Клея для кладки газобетона уйдет примерно в 4 раза меньше, что опять же экономия. Но, для кладки газобетона нужно использовать арматуру для армирования рядов, а также армопояс. Но в целом, дом из газобетона получается дешевле, быстрее, и для самостройщика проще. Но это только наше субъективное мнение. Принимайте свое решение самостоятельно, и покупайте материал, который вам больше подходит.

Газоблок против керамики(видео)

Коэффициент теплопроводности керамики. Характеристики керамических блоков

[REQ_ERR: OPERATION_TIMEDOUT] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

В таблице представлены значения плотности, пористости П, теплопроводности керамики и огнеупоров в зависимости от температуры. Также в огнеупорах содержаться оксид магния и карбид кремния.

Ищите ту, которая нужна именно Вам. В СП есть многие материалы. Ваш e-mail не будет опубликован. Полная таблица теплопроводности различных строительных материалов Теория и расчеты 3 Комментариев.

Химия и химическая технология

Далее Теплоизоляция трубопроводов. Сравнение материалов. Размеры, масса и другие характеристики блоков Поротерм для наружных, несущих и самонесущих стен.

Блоки Поротерм для внутренних перегородок. Значения термического сопротивления определены согласно EN Доборные блоки.

Справочник химика 21

Пустотные керамические блоки Porotherm представляют собой эффективный строительный материал для возведения наружных несущих и самонесущих стен, внутренних несущих стен и перегородок. С точки зрения теплотехники блок является неоднородным материалом. Поризованная керамика сама по себе имеет более высокие теплотехнические показатели по сравнению с обычной плотной керамикой.

Методика определения термического сопротивления согласно п. Для определения термического сопротивления неоднородных конструкций используют как экспериментальные, так и расчетные методы. Значение R, определенное экспериментально можно использовать для расчета так называемого приведенного значения l по формуле приведенной ниже:.

В таблице представлены значения плотности, пористости П, теплопроводности керамики и огнеупоров в зависимости от температуры. Также в огнеупорах содержаться оксид магния и карбид кремния. Плотность, пористость П и теплопроводность приведены для следующих материалов: огнеупор из кварцевого стекла, керамика, содержащая оксид алюминия Al2O3, SiO2, MgO, SiC, диоксид циркония ZrO2, изделия: динасовые, полукислые, шамотные, муллитокремнеземистые, муллитовые, муллитокорундовые, корундовые, периклазовые, форстеритовые, карбидкремниевые, бадделеитовые, цирконовые плавленые и поликристаллические. В таблице представлены значения удельной массовой теплоемкости керамики и огнеупоров в зависимости от температуры.

Технические характеристики керамических пустотных блоков Porotherm. Сравнение блоков POROTHERM и других строительных материалов Толщины стен из рядового кирпича и блоков из ячеистого бетона эквивалентные блокам Porotherm на теплоизолирующем растворе по теплотехническим характеристикам м.

Толщины стен из рядового кирпича и блоков из ячеистого бетона эквивалентные блокам Porotherm на обычном растворе по теплотехническим характеристикам м. В СНиПе много материалов каких нет, но это не факт что их не надо учитывать. Видел в одном месте, что слой пишут так – выравнивающий цементно-песчаный раствор с керамической плиткой, коэффициент теплопроводности берут как у цементно-песчаного раствора, а толщину как с керамической плиткой.

Сообщение 4.

Просмотр профиля. Сообщение 5. Цитата mitai Feb 18 , Сообщение 6.

Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем.

Сообщение 7. Стандарт DIN ч.

Керамических материалов

Сообщение 8. Determination of thermal conductivity of the material Tuplex Вот данные от Полякова В. Сообщение 9. Сообщение Благодарю за столь ценную вещь!

Плюсы и минусы

За безценный материал, собранный и объединенный в одном файле!! Цитата hitachi72 Цитата mitai Немогу нигде найти коэффициент теплопроводности полиэтиленовой пленки. Пленка помогает только тем в конструкции стены что она паро- и воздухонепроницаема, особено если сравнивать с известняком и ему подобными пористыми материалами. Из-за этого стены находятся в сухом состоянии- меньше теплопроводность, и не пропускают воздух- не требуется энергия на нагрев.

Но сомневаюсь что это просчитывается.

Приглянулся проект? Мы Бесплатно Просчитаем Всё Для Вас (+ Акция…

Уважаемые форумчане, здравствуйте! Давно мучаюсь вопросами про покрытие теплиц зимних! Долго искал информацию на просторах интернета, но простые ответы на казалось бы простые вопросы не могу найти :unsure: 1 каково будет итоговое теплосопротивление 1 кв.

Ну или теплопроводность. Я конечно понимаю, что пленка не стекло и сделать между слоями 20 мм. Но почему же делают 50 см и см между слоями? Ведь см. Какой эффект лучше в цифрах дает система надува с насосами?

Крупноформатные керамические поризованные блоки

Если кто ответы знает, но нет возможности ответить – может быть посоветуете, где я могу получить компетентную информацию на свои вопросы? Заранее спасибо!

Сообщение отредактировал pchela87 – 7. Начните вот этого для понимания теплопроводных процессов. Цитата pchela87 7. Цитата lovial 7. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

Низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (LTCC). Преимущества. Технология. Материалы.

 

Технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC) используется в различных отраслях промышленности на протяжении многих лет. Усовершенствование LTCC материалов, технологических процессов и методов производства привело к снижению стоимости и улучшению технических характеристик электронных изделий. Это существенно увеличило интерес к LTCC технологии со стороны производителей высокочастотной техники, оптоэлектроники и микроэлектромеханических систем. Новые возможности открываются для производства электронных изделий в таких направлениях как телекоммуникации, медицина, автомобильная, военная и космическая техника. В данной статье мы рассмотрим основные преимущества, особенности и свойства материалов для LTCC технологии.

Основными материалами для производства многослойных печатных плат традиционно являлись органические материалы с низкими значениями диэлектрической проницаемости (FR-4, εr = 3,5 – 4,5) и керамика с высокими значениями диэлектрической проницаемости (εr = 10 – 12). Увеличение рабочих частот электронных приборов требовало создания нового материала, который бы, с одной стороны, позволял легко создавать многослойные печатные платы, и, с другой стороны, на высоких частотах имел бы характеристики, схожие с керамикой. Новый материал получил название низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC)).

Многослойные керамические платы первоначально изготавливались из оксида алюминия Al2O3 (High Temperature Cofired Ceramic – HTCC-технология). Данный материал обжигался при высоких температурах (Т ≥15000C), поэтому слои металлизации выполнялись только из тугоплавких металлов: вольфрама и молибдена. Это вносило ряд ограничений в функциональные возможности приборов, в усовершенствование технологии и снижение стоимости производства. Своё дальнейшее развитие многослойная керамика получила с внедрением технологии LTCC, когда керамику начали смешивать со специальными стеклами (рис. 1). Температура обжига керамики снизилась до 8500С, что привело к существенному упрощению производственного процесса. В настоящее время к технологии LTCC относят керамику, обжигаемую при температурах ниже 10000C.

Рис. 1 Структура низкотемпературной керамики

Низкие потери СВЧ и относительно невысокая стоимость производства являются ключевыми преимуществами LTCC технологии для ВЧ и СВЧ приборов. По стоимости LTCC технология приближается к технологии изготовления печатных плат на основе FR-4, а по своим диэлектрическим характеристикам низкотемпературная керамика сопоставима с алюмооксидной керамикой.

Основные преимущества и применение LTCC технологии

Среди основных преимуществ и особенностей LTCC технологии отметим следующие:

  • Очень хорошие электрические характеристики и стабильность до миллиметровых длин волн. В зависимости от используемых материалов диэлектрическая проницаемость низкотемпературной керамики варьируется от 6 до 9, а тангенс угла диэлектрических потерь от 0,001 до 0,006 в гигагерцовом диапазоне. В качестве металлизации используются металлы с низким удельным сопротивлением (Ag, Au, Pt).
  • Превосходная механическая стабильность и сохранение линейных размеров. Это преимущество возникает не только из-за малого коэффициента теплового расширения (5-7 мкм/моС), но и из-за эластичных свойств в широком диапазоне температур.
  • Низкий КТР. КТР низкотемпературной керамики близок к КТР основных полупроводниковых материалов электроники (Si, GaAs, InP). Это позволяет монтировать полупроводниковые кристаллы непосредственно на основание платы.
  • Хорошая теплопроводность. Теплопроводность LTCC керамики составляет 2-4 Вт/мК, что гораздо выше, чем у печатных плат на основе органических материалов (0,1-0,5 Вт/мК). Теплопроводность LTCC также может быть улучшена за счёт создания тепловых стоков с помощью металлизации (до 20 Вт/мК).
  • Возможность 3D интеграции. Можно легко создавать полости, отверстия, ограничители, встроенные пассивные компоненты (рис. 2).
  • Герметичность и возможность высокотемпературной пайки. Плотная структура LTCC керамики не пропускает влагу, поэтому корпуса из керамики могут быть использованы в атмосфере с высокой влажностью без дополнительной защиты. Также LTCC материалы в отличие от органических материалов сохраняют свои свойства во влажной среде (большая часть органических материалов сильно подвер- жена влиянию влаги).
Рис. 2 Многослойная плата из никотемпературной совместно обжигаемой керамики

В дополнение к этому технология LTCC доказала свою надёжность и экономическую эффективность в широком спектре задач СВЧ электроники. Благодаря всем вышеперечисленным особенностям, LTCC технология нашла широкое применение в создании многослойных плат для высокочастотных электронных приборов, корпусов микросхем и выступает в качестве альтернативы многослойным печатным платам из стеклотекстолита и высокотемпературной керамики.

Микросхемы с корпусами на основе низкотемпературной совместно обжигаемой керамики успешно применяются в автомобильной, потребительской электронике, телекоммуникациях, спутниковых системах и в военных изделиях. Миллионы устройств уже созданы на основе LTCC технологии и функционируют в настоящее время. Изначально LTCC технология использовалась для крупносерийного производства СВЧ устройств. Но благодаря своим диэлектрическим и механическим свойствам, а также надёжности и стабильности, низкотемпературная керамика начала активно применяться и для производства различных сенсоров, механических систем (МЭМС-устройств) и трёхмерных интегрированных структур.

Технология производства LTCC

Процесс производства изделий из LTCC керамики (рис. 3) начинается с создания керамической суспензии путём смешивания керамического порошка, органических связующих, растворителей и модифицирующих добавок. Из суспензии впоследствии формируется керамическая лента. Лента нарезается на листы необходимых размеров в соответствии с имеющимся оборудованием. Затем производится формирование переходных отверстий, заполнение переходных отверстий проводящей пастой и формирование топологии с помощью специальных проводящих и резистивных паст. Керамические листы совмещаются, ламинируются, разрезаются на отдельные элементы и обжигаются.

Рис. 3 Процесс производства многослойных плат из низкотемпературной керамики

Процесс термообработки керамики, как правило, состоит из этапа изостатического ламинирования при температурах 60-70°С под давлением, этапа выжигания органики при температурах 450-500OС в течение 2-2,5 часов, затем следует обжиг при температуре 850OС в течение 10 минут (рис. 4). Низкие температуры обжига позволяют использовать металлы с низким удельным сопротивлением (золото, серебро). Это является одним из ключевых преимуществ LTCC технологии, поскольку позволяет существенно снизить стоимость создания многослойной керамической структуры и улучшить характеристики. Использование серебра снижает электрическое сопротивление проводящих слоёв, а окислительная атмосфера (воздух) даёт возможность совместно применять оксидную керамику с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости.

После обжига LTCC керамика сохраняет свою структуру даже при воздействии высоких температур. Это позволяет создавать устройства, работающие в широком диапазоне температур.

Керамика во время обжига становится более плотной и, как правило, даёт усадку в размерах на 9-15% в плоскости листов (ось X, Y) и на 10-30% в направлении, перпендикулярном плоскости листов (ось Z). Это необходимо учитывать как при проектировании систем на основе LTCC, так и при выборе проводящих/резистивных паст. Пасты должны иметь коэффициент усадки, схожий со значениями для керамических листов.

Рис. 4 Температурный профиль для обжига низкотемпературной совместно обжигаемой керамики

Основными материалами, необходимыми для производства LTCC изделий, являются керамические порошки, специальные добавки, готовые керамические листы, а также пасты для создания проводников и встроенных пассивных компонентов. Все эти материалы объединяются в специальные LTCC системы, в которых каждый компонент создан с учётом обеспечения химической и физической совместимости с другими элементами. Создание LTCC системы – сложный, наукоёмкий процесс, требующий существенных инвестиций. Поэтому, как правило, каждая LTCC система представляет собой уникальное решение, и заменить один из его компонентов материалом другого производителя не представляется возможным.

Керамические листы

Керамические листы (рис. 5), сформированные из керамической суспензии, являются базовым материалом для производства изделий СВЧ электроники. От качества керамических листов зависят стабильность и повторяемость параметров технологического процесса производства LTCC устройств. Кроме того, характеристики керамических листов определяют функциональные возможности устройств, работающих на высоких частотах.

Рис. 5 Керамические листы

Низкотемпературная керамика создаётся на основе кристаллизированного стекла или смеси стекла и керамики (Al2O3, Si2O3, PbO и т.д.). Свойства керамической ленты могут быть модифицированы добавками с различными электрическими и физическими свойствами (пьезоэлектрики, ферроэлектрики и т.д.) в зависимости от решаемой задачи. Коэффициент теплового расширения может быть подобран для согласования с алюмооксидной керамикой, кремнием или арсенидом галлия.

LTCC керамика сохраняет свои характеристики в широком спектре частот и очень хорошо подходит для применения в высокочастотной технике (рис. 6). Материал керамики демонстрирует стабильность коэффициента диэлектрической проницаемости k и диэлектрических потерь. Некоторые производители комбинируют в одном процессе материалы с низким значением диэлектрической проницаемости k и материалы с высокими значениями k. Это даёт возможность создавать внутренние конденсаторы высокой ёмкости, позволяя уменьшать размеры GaAs СВЧ микросхем.

Низкотемпературная совместно обжигаемая керамика продолжает совершентвоваться как в области технологических параметров, так и в области физических и электрических характеристик.

Рис. 6 Характеристики низкотемпературной керамики на высоких частотах (Ferro А6-S)

Пасты


Проводники, совместимые с низкотемпературной керамикой, являются важнейшей частью LTCC систем. Металлизация может быть создана на основе золота, серебра или их совместного использования (серебряные пасты для формирования внутренних проводников, золотые для поверхности). Проводящие пасты легко наносятся методом трафаретной печати и дают возможность получать топологию с высоким разрешением. При совместном обжиге важными параметрами LTCC металлизации являются усадка и тепловое расширение материалов. Они должны быть сопоставимы с параметрами для используемой керамики. Помимо этого, пасты для металлизации должны быть химически совместимы с материалом низкотемпературной керамики. Крупные производители, как правило, предлагают комплексные LTCC системы, в которых керамические материалы и проводящие/резистивные пасты подобраны для получения полной совместимости.

Низкие потери СВЧ являются особенностью LTCC систем. Проведенные исследования показали, что потери, связанные с проводниками, становятся сравнимыми с потерями в диэлектриках при частотах свыше 1 ГГц. Это необходимо учитывать при проектировании устройств и выборе системы LTCC материалов (керамика + проводящие пасты). Потери в проводниках ограничены не только внутренним удельным сопротивлением, но и природой органической связки в пастах, геометрией и шероховатостью поверхности проводящих дорожек. Проводники на основе золота имеют более высокие потери, чем прово дники на основе серебра, поскольку золото обладает большим удельным электрическим сопротивлением (2,3 Ом-см у золота против 1,6 Ом-см у серебра). Очевидно, что переход на проводящие материалы на основе серебра не только снижает потери, но и уменьшает стоимость LTCC системы. Однако когда надёжность и использование проволочной микросварки являются основными критериями выбора технологии, проводники на основе золота более предпочтительны. Смешанные системы металлизации совмещают в себе достоинства золотых и серебряных проводников. В таких системах золото используется для создания поверхностных проводников, а серебро – для внутренних. Переход между двумя металлами осуществляется с помощью специальных паст, предотвращающих возникновение эффекта Киркендаля (взаимной диффузии атомов золота и серебра). Таким образом, система смешанной металлизации позволяет создавать относительно недорогие устройства с высоким быстродействием.

Компании производители LTCC материалов предлагают широкий спектр материалов для создания резисторов и конденсаторов, встроенных в многослойную керамическую плату. Резистивные пасты позволяют создавать встроенные резисторы с сопротивлением от 10 до 10000 Ом/квадрат с допусками ±10% и температурными коэффициентом сопротивления ±200х106 C1. Параэлектрические и сегнетоэлектрические материалы доступны с диэлектрической проницаемостью от 5 до 2000, с минимально возможной толщиной нанесения 10 мкм, но не всегда удаётся обеспечить химическую совместимость материалов паст и керамики. Развитие резистивных и диэлектрических материалов продолжается в направлении создания резисторов с высоким значением сопротивления, с более высокими допусками и низким значением температурного коэффициента сопротивления. Также производители материалов для LTCC технологии стремятся создать химически совместимые диэлектрики с высокими значениями диэлектрической постоянной.

Материалы Ferro для LTCC технологии

Компания Ferro получила широкую известность среди разработчиков и производителей СВЧ электроники благодаря высоким техническим характеристикам, надёжности и качеству материалов для LTCC технологии.

Низкотемпературная совместно обжигаемая керамика Ferro более 20 лет присутствует на рынке СВЧ электроники. Она активно применяется ведущими производителями для создания компонентов радарных систем, антенн, фильтров и телекоммуникационных изделий. Постоянные глубокие исследования в области материалов для электроники позволяют компании Ferro занимать лидирующие позиции на рынке.

LTCC системы включают в себя полный спектр материалов. Среди них керамический порошок, керамические ленты и листы, пасты для создания внутренних и внешних проводников, пасты для металлизации переходных отверстий, пасты для создания встроенных резисторов. Керамические материалы и металлические пасты подобраны с учётом полного согласования материалов. Основные решения Ferro для LTCC технологии представлены тремя основными системами материалов:

Система A6-M

Основной компонент LTCC керамики Ferro. Запатентованный стеклокерамический материал для высокочастотных приборов (до 110 ГГц) с низким значением вносимых потерь. Данная LTCC система создана для изделий с повышенными требованиями к надёжности. Поставляется в виде керамической ленты. Металлизация на основе золота.

Система A6-S

Альтернатива A6-M для СВЧ изделий. A6-S создана на основе запатентованного кальциевого боро-силикатного стекла для недорогих СВЧ устройств, работающих в диапазоне от 2,45 до 100 ГГц. LTCC система на основе смешанной металлизации (золото + серебро). Поставляется в виде керамической ленты или порошка.

Система L8

Бюджетная альтернатива LTCC системе A6. Стеклокерамический материал для модулей, корпусов, подложек и сложных LTCC компонентов. Стабильное значение K и малые потери до 30 Ггц (рис. 7, 8). Используется для создания низкочастотных и среднечастотных приборов для телекоммуникации, радарных систем, авионики, спутниковой техники и других задач. Поставляется в виде керамической ленты или порошка. Система совмести ма с золотой, серебряной и смешанными металлизациями, специально созданными для данной системы.

Рис. 7 Зависимость дилектрической проницаемости от частоты (керамика Ferro L8)

Основными преимуществами металлических паст Ferro, созданных для различных типов керамики, являются высокие характеристики и полная технологическая совместимость с керамическими листами. Металлические пасты Ferro отличаются высокой адгезией к керамическому основанию, соответствием КТР и коэффициентов усадки аналогичным параметрам керамических листов, низким удельным сопротивлением и стабильностью электрических характеристик. При термообработке в металлизации не образуются поры и пустоты. Металлизация для переходных отверстий позволяет создавать качественное соединение металлов разных уровней и не вызывает образования трещин в материале керамики. Поверхностная металлизация отличается высоким качество поверхности, что позволяет в дальнейшем, в зависимости от задачи, осуществлять качественную пайку или сварку проволочных или ленточных выводов.

Заключение

Рис. 8 Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты (керамика Ferro L8)

LTCC технология получила широкое развитие благодаря ряду отличительных особенностей. Возможность создания 3D структур, встроенных пассивных компонентов, создание высокопроводящих соединений, высокая механическая прочность и герметичность позволяют рассматривать технологию LTCC как базовую для создания сложных электронных систем, где требуется высокая производительность и надёжность.

Основные направления развития LTCC технологии включают в себя совершенствование материалов и улучшение технологического процесса производства. Усовершенствование LTCC материалов ведёт к улучшению их электрических характеристик, простоте в использовании и сохранению совместимости с основными технологиями сборки полупроводниковых приборов (высокотемпературная пайка, проволочная микросварка и т.д). Кроме того, составы материалов постоянно совершенствуются для интеграции пассивных компонентов и для создания изделий оптоэлектроники. С точки зрения технологического процесса усилия компаний разработчиков направлены на увеличение контроля усадки керамики, увеличение размеров листов, уменьшение топологических норм и более совершенное использование разнородных материалов.

Коэффициент теплопроводности керамических блоков «Поротерм» Читайте на unimart24.ru

Выбирая строительный материал для возведения стен будущего дома, мы хотим, чтобы он был не только прочным и безопасном, но и теплым. Минимизировать теплопотери через строительные конструкции помогут материалы с низкой теплопроводностью. В нашей новой статье мы рассказываем о коэффициенте теплопроводности керамических блоков «Porotherm».

Что такое коэффициент теплопроводности?

Теплопроводность — это способность материала проводить тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Коэффициент теплопроводности обозначается греческой буквой λ (лямбда) и измеряется в Вт/(м*С). Он показывает скорость, с которой материал передает тепло на определенное расстояние.

В случае с керамическими блоками теплопроводность показывает, сколько тепла уходит из дома через стены. Чем ниже этот показатель, тем меньше тепла будет уходить наружу и тем более «теплой» будет стена. И наоборот, чем выше коэффициент теплопроводности, тем больше тепла будет выпускать стена на улицу, быстро охлаждая помещение.

Совет! Для несущих стен выбирайте строительный материал с минимальным показателем теплопроводности. Такая конструкция будет аккумулировать тепло в помещении, а не выпускать его на улицу, что сэкономит ваши расходы на отоплении осенью и зимой.

Коэффициент теплопроводности керамических блоков «Porotherm»

В ассортименте «Винербергер» 5 блоков «Поротерм» и их модификаций, которые подходят для несущих стен. У каждого из блоков свой коэффициент теплопроводности:

  • 1.Porotherm 25. У этих блоков толщина стены 250 мм и коэффициент теплопроводности 0,24 Вт/(м*С).
  • 2.Porotherm 38. Толщина стены из этих блоков составляет 380 мм при теплопроводности 0,144 Вт/(м*С).
  • 3.Porotherm 38 Thermo. При толщине стены 380 мм у них самая низкая теплопроводность — всего 0,105 Вт/(м*С).
  • 4.Porotherm 44. У этих блоков один из самых низких показателей теплопроводности в линейке «Поротерм» — 0,135 Вт/(м*С) при толщине стены 440 мм.
  • 5.Porotherm 51. Это блоки с толщиной 510 мм и теплопроводностью 0,138 Вт/(м*С).

При сравнении всех блоков «Поротерм» мы видим, что самый низкий коэффициент теплопроводности у Porotherm 38 Thermo — 0,105 Вт/(м*С), значит, эти блоки самые «теплые». Давайте сравним этот показатель с теплопроводностью других материалов, которые чаще всего используются в строительстве:

  • Керамический полнотелый кирпич — 0,56 Вт/(м*С)
  • Керамический пустотелый кирпич — 0,41 Вт/(м*С)
  • Силикатный кирпич — 0,70 Вт/(м*С)
  • Керамический блок Porotherm 38 Thermo — 0,105 Вт/(м*С)

Сравнение показало, что самым «теплым» строительным материалом является керамический блок. Остальные материалы уступают ему минимум в 2,5 раза. Это значит, что в доме из поризованных блоков будет дольше сохранятся тепло при меньших затратах на газ/электричество для обогрева.

Измерение теплопроводности керамики с помощью TLS-100

Возможность точного измерения теплопроводности материалов имеет решающее значение для определения областей применения, для которых их свойства идеально подходят. Существует множество способов проверки теплопроводности керамики, однако не все методы одинаковы. Точность каждого метода является важным решающим фактором в дополнение к более практическим соображениям, таким как длина измерения и простота настройки теста.

Портативная измерительная система

Thermtest, TLS-100 (рис. 1), выполняет измерения теплопроводности и удельного сопротивления грунтов, твердых веществ и порошков в диапазоне от 0,1 до 5 Вт/мК. Измерения выполняются в соответствии со стандартом ASTM D5334 и имеют воспроизводимость 2% и точность 5%. Это оборудование является отличным и удобным выбором для использования в лаборатории и в полевых условиях и может работать в диапазоне температур от -40 до 100°C. На этой странице приложения мы продемонстрируем способность Thermtest TLS-100 измерять теплопроводность керамического стеатита и обожженного бисквитом глинозема, двух важных материалов для промышленного применения.

Рис. 1. Thermtest TLS-100 — это мощный измеритель теплопроводности в удобном портативном корпусе.

Стеатит, также известный как мыльный камень, высоко ценится за его термостойкость и изоляционные свойства. Он широко используется в электрических панелях, конструкции дровяных печей, столешниц и в качестве форм для расплавленного металла из-за его способности поглощать и медленно отдавать тепло, которому он подвергается, не становясь нестабильным или разрушаясь. Физические свойства этого материала могут различаться в разных карьерах из-за разного минерального состава и условий давления и температуры во время формирования.Как и стеатит, обожженный бисквитом глинозем используется в аэрокосмической, автомобильной и крупномасштабной промышленности благодаря своим изолирующим свойствам при высоких температурах. Это материал, который легко формуется и обрабатывается, и поэтому является удобным выбором.

Рисунок 2 . Фотография форм из стеатита, используемых для создания металлических предметов. Стеатит отлично подходит для использования в качестве форм, так как обладает высокой термостойкостью. 1

Процедура испытания теплопроводности керамики

TLS-100 работает путем введения игольчатого зонда в образец и выполняет измерения в течение заданного периода времени, когда образец нагревается и охлаждается.Эта установка приводит к минимальному повреждению образца из-за теста. Для этого конкретного испытания ученые Thermtest разрезали образцы обожженного бисквитом глинозема и стеатита на две части. Игольчатый зонд TLS-100 был покрыт тонким слоем термопасты, и две части каждого образца были зажаты вокруг зонда, обеспечивая превосходный тепловой контакт (рис. 3 и 4). Для каждого образца было проведено в общей сложности пять измерений с временем тестирования 120 секунд. TLS-100 одновременно измеряет как теплопроводность, так и удельное тепловое сопротивление.

Рисунок 3. Диаграмма, иллюстрирующая метод, используемый для размещения игольчатого датчика TLS-100 между двумя образцами обожженного бисквитом глинозема и стеатита.

Рис. 4. Фотографии испытательной установки, используемой для измерения теплопроводности керамического стеатита и обожженного бисквитом глинозема в лаборатории Thermtest.

Результаты измерения теплопроводности керамики

Значения теплопроводности и удельного теплового сопротивления, измеренные TLS-100, перечислены в таблице 1.Средняя теплопроводность 5,077 Вт/мК была получена для обожженного бисквитом оксида алюминия, что точно находится в пределах принятого диапазона теплопроводности от 5 до 5,25 Вт/мК для этого материала. Значение 3,107 Вт/мК, полученное для образца стеатита, также хорошо соответствует эталонным материалам, которые обеспечивают теплопроводность стеатита 3 Вт/мК.

Таблица 1. Теплопроводность керамики: теплопроводность и тепловое сопротивление стеатита и обожженного бисквитом глинозема, полученные с использованием TLS-100 в лаборатории Thermtest.

Глинозем бисквитного обжига Стеатит
№ теста Теплопроводность (Вт/м·К) Удельное тепловое сопротивление (мК/Вт) № теста Теплопроводность (Вт/мК) Удельное тепловое сопротивление (мК/Вт)
1 5.005 0,199 1 3.098 0,322
2 4,953 0,201 2 3,076 0,325
3 5.137 0,194 3 3.203 0,312
4 5.181 0,192 4 3,085 0,324
5 5.108 0,195 5 3.075 0,325
Среднее 5.077 0,196 Среднее значение 3.107 0,322

 

Эти тесты демонстрируют способность Thermtest TLS-100 быстро и точно измерять теплопроводность керамики с минимальным повреждением самого образца. При поиске оборудования для измерения теплопроводности TLS-100 является отличным выбором, который можно использовать как в лаборатории, так и в полевых условиях на самых разных образцах.

 

Тепловые свойства технической керамики

Обзор
Техническая керамика превосходит другие материалы, такие как металлы и сплавы, в приложениях, где в условиях экстремально высоких или низких температур требуются продукты, которые могут работать без сбоев при расширении и сжатии, плавлении или растрескивании. Керамика охватывает широкий спектр областей применения, где температурная прочность, точность и термостойкость являются ключом к успеху и безопасности в эксплуатации.

Термические свойства характеризуют реакцию материала на изменения температуры. Многие из нашей технической керамики идеально подходят для конкретных тепловых характеристик, включая прецизионные высокотемпературные и низкотемпературные применения, за счет контроля свойств и структуры материала. Многие рецептуры технической керамики могут быть адаптированы к тепловым требованиям конкретного применения, где теплопроводность, коэффициент теплового расширения и стойкость к тепловому удару имеют решающее значение.

 

Тепловые свойства технической керамики
Теплопроводность
Вт/м*К

Теплопроводность измеряет, насколько хорошо материал распределяет тепло внутри себя.Сковороды обладают высокой теплопроводностью, что позволяет равномерно распределяемому теплу быстро передавать пищу. С другой стороны, изолирующие перчатки используются для работы с горячими предметами, поскольку их низкая теплопроводность предотвращает передачу тепла на чувствительные руки. Техническая керамика необычайно универсальна и обладает широким диапазоном теплопроводности. Имея более 400 составов технической керамики в портфолио CoorsTek, мы будем работать с вами, чтобы найти оптимальный материал для вашего применения.

Коэффициент теплового расширения ( 1×10 1 -6

2 9001

2

1 °

1 °

C)

1 C)

Коэффициент тепловой экспансии определяет, сколько расширяется материал или контракты, основанные на внешних температурах. Большинство материалов набухают при нагревании, потому что энергия заставляет атомы двигаться быстрее, растягивая их связи.Керамика обычно имеет низкий коэффициент из-за сильных межатомных связей, что делает ее более стабильной в широком диапазоне температур.

Удельная теплоемкость ( Дж/кг*К)

Удельная теплоемкость показывает, насколько легко или сложно повысить температуру продукта. В высокотемпературных приложениях, где регулирование температуры имеет решающее значение, это измерение показывает, какие продукты будут работать лучше всего. Керамика обладает исключительными характеристиками, когда речь идет о высоких требованиях к удельной теплоемкости, превосходя сталь.

Стойкость к тепловому удару  ( ° C)

Стойкость к тепловому удару измеряет способность выдерживать резкие и резкие перепады температуры. При быстром охлаждении сердцевина продукта остается, а поверхность охлаждается, что препятствует равномерному тепловому сжатию. Многие составы технической керамики обладают высокой устойчивостью к тепловому удару, то есть они минимально расширяются или сжимаются при экстремальных или быстрых изменениях температуры.

Определение теплопроводности тонкой керамики

Определение теплопроводности тонкой керамики

Опубликовано Оливье Матье, менеджер по развитию рынка, 28 июля 2020 г.
Передовые решения для электроники

На этапе проектирования силового модуля инженеры выбирают компоненты, материалы и производственные технологии для выполнения требований в отношении производительности, надежности и стоимости, установленных их клиентами.Чрезмерное проектирование может быть желательным, когда безопасность, надежность и производительность имеют решающее значение. Однако соотношение производительности и цены (или ватт на доллар) увеличивается с каждым новым поколением модулей. Следовательно, инженеры должны моделировать свои модули, чтобы они работали безопасно и в пределах своих ограничений. В частности, теплопроводность керамического сырья и ее зависимость от температуры являются важными параметрами, которые необходимо учитывать для создания надежной и экономичной конструкции.Давайте углубимся, чтобы понять, как определяется теплопроводность и насколько точны методы измерения.

Теплопроводность описывает перенос энергии – в виде тепла – через тело массы в результате температурного градиента. Это внутреннее свойство однородного материала, которое описывает способность материала проводить тепло. Это свойство не зависит от размера, формы или ориентации материала. Его можно рассчитать с помощью следующего уравнения: λ (T) = ρ (T) * cp (T) * a (T)

Где:

λ (T): теплопроводность [Вт/м*K]

ρ(T): плотность [г/см3]

cp(T): удельная теплоемкость [Дж/г*К]

a(T): температуропроводность [мм2/с]

Плотность описывает соотношение между массой и объемом материала.Удельная теплоемкость – это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма материала на один Кельвин. Температуропроводность показывает, насколько быстро материал реагирует на изменение температуры.

Температуропроводность часто измеряется методом лазерной вспышки (LFA). Он включает в себя нагрев образца коротким импульсом энергии на одном конце и анализ изменения температуры на другом конце. Это требует точного измерения толщины образца с помощью микрометра.Наконечник измерительного зонда должен быть достаточно острым, чтобы исключить любую ошибку из-за изгиба образцов. Кроме того, тонкие образцы должны быть покрыты графитом, чтобы обеспечить хорошую связь лазерного источника с образцом. Кроме того, во избежание ошибок измерения требуется плотный и очень однородный графитовый слой. В связи с этим ручное распыление графита подвержено ошибкам, и предпочтение следует отдавать автоматизированной системе распыления. Наконец, результат измерения также зависит от ширины импульса лазера.В конце концов, для коэффициента температуропроводности типична погрешность измерения в пределах трех процентов.

Удельная теплоемкость материала обычно определяется путем измерения теплоемкости материала образца и деления ее на массу образца. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) является наиболее часто используемым методом термического анализа для оценки теплоемкости материала. Измерения ДСК требуют, чтобы образцы были помещены в кювету для образцов, чтобы избежать прямого контакта между образцом и печью и/или датчиком.Особая осторожность требуется при выборе чашек и обращении с ними, поскольку это может существенно повлиять на воспроизводимость результатов измерений. Для этого метода измерения диапазон неопределенности обычно составляет пять процентов.

Плотность в зависимости от температуры ρ(T) определяется путем измерения коэффициента теплового расширения (КТР) и плотности при комнатной температуре ρ0(RT). Плотность при комнатной температуре можно измерить методом плавучести.Он включает в себя взвешивание образца дважды в двух разных средах, обычно в воздухе и жидкости. Зная плотности воздуха и наносимой жидкости, можно рассчитать плотность образца. Это звучит просто, но измерение плотности тонкой керамики требует особой осторожности. Коэффициент теплового расширения α(T) измеряют с помощью термомеханического анализа (ТМА). Тонкие керамические материалы обычно укладываются друг на друга для достижения требуемой толщины образца 3 мм. Это приводит к неоднородному образцу с проблемами деформации при температуре.Наконец, α(T) определяется только в направлении z. Опять же, для этого метода измерения типична погрешность в диапазоне пяти процентов.

В конечном итоге теплопроводность рассчитывается на основе результатов измерений и их неопределенностей для каждой из трех переменных. Это приводит к еще более высокой неопределенности, обычно в диапазоне 20%. Тем не менее, на протяжении многих лет мы измеряли и рассчитывали теплопроводность наших керамических материалов и различных поставщиков.Теплопроводность зависит от температуры и уменьшается с ее повышением. Эти значения особенно полезны для моделирования тепловых характеристик данного силового модуля и доступны по запросу.

Таким образом, определение теплопроводности является очень сложной задачей. Для этого требуется знание образца, включая его геометрию, размер и метод подготовки. Понимание основ и процедур метода тестирования является еще одним необходимым условием. Наконец, важно знать о потенциальных источниках ошибок, которые могут повлиять на результаты.

У вас есть вопросы или вам нужна информация о наших субстратах? Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужна помощь.

Сопутствующие товары:
curamik Керамические подложки

Теги:
Блог Olivier’s Twist, General Industrial

Вернуться в блог

Теплопроводность металлокерамики

  • 1.

    H.O. Пирсон, Справочник по тугоплавким карбидам и нитридам (Вествуд, Нью-Джерси: Noyes Publications, 1996).

    Google Scholar

  • 2.

    Р.Э. Тейлор, Дж. Ам. Керам. соц. , 44 (1961), с. 525.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 3.

    Р.Э. Тейлор, Дж. Ам. Керам. соц. , 45 (1962), стр. 353–354.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 4.

    В.С. Уильямс, J. Am. Керам.соц. , 49 (1966), стр. 156–159.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 5.

    В.С. Уильямс, Phys. Rev. , 135 (1964), стр. A505-A510.

    Артикул Google Scholar

  • 6.

    П.Г. Клеменс, Phys. Rev. , 119 (1960), стр. 507.

    Статья КАС Google Scholar

  • 7.

    Дж. Бетин и В.С. Уильямс, J. Am. Керам. соц. , 60 (1977), стр. 424–427.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 8.

    РЭ. Тейлор и Дж. Морреале, J. Am. Керам. соц. , 47 (1964), стр. 69–73.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 9.

    Л.Г. Радосевич и В.С. Уильямс, Phys. Rev. , 181 (1969), стр. 111–1117.

    Артикул Google Scholar

  • 10.

    Л.Г. Радосевич и В.С. Уильямс, J. Am. Керам. соц. , 53 (1970), стр. 30–33.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 11.

    А.Б. Пиппард, Фил. Маг. , 46 (1955), стр. 1104–1114 и JM Ziman, Electrons and Phonons (Oxford, UK: Clarendon Press, 1960).

    КАС Google Scholar

  • 12.

    Д. Т. Морелли, Phys.Rev. B , 44 (1991), стр. 5453–5458.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 13.

    Л.Г. Радосевич и В.С. Уильямс, Phys. , 188 (1969), стр. 77–773.

    Артикул Google Scholar

  • 14.

    Дж. Бардин, Г. Рикайзен и Т.Л. Tewordt, Phys. Rev. , 113 (1959), стр. 982.

    Статья КАС Google Scholar

  • 15.

    К. Угер, Дж. Суперконд. , 3 (1990), стр. 337.

    Статья КАС Google Scholar

  • 16.

    В.С. Несфор и С.С. Орданьян, Неог Матер. , 1 (1996), стр. 480. См. также G.S. Upadhaya, Nature of Properties of Refractory Carbides (Commack, NY: Nova Science Publishers, 1996), p. 286.

    Google Scholar

  • 17.

    Б. Чакраборти и П.Б. Аллен, Phys. Преподобный Летт. , 42 (1979), стр. 736–738.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 18.

    GS Upadhaya, Природа свойств тугоплавких карбидов (Commack, NY: Nova Science Publishers, 1996), p. 285.

    Google Scholar

  • 19.

    М.В. Франдсен и В.С. Williams, J. of Hard Materials , 1 (1990), стр. 159–167.

    КАС Google Scholar

  • 20.

    М.В. Франдсен и В.С. Уильямс, J. Am. Керам. соц. , 76 (1991), стр. 1411–1416.

    Артикул Google Scholar

  • 21.

    Перечерла А и В.С. Уильямс, J. Am. Керам. соц. , 71 (1988), стр. 1130–1133.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 22.

    К Бахман и В.С. Уильямс, J. Appl. физ. , 42 (1971), с. 4407.

    Google Scholar

  • Научные принципы

    Научные принципы

    Введение:

    Керамика имеет характеристики, позволяющие использовать ее в широкий спектр применений, включая:

    • высокая теплоемкость и низкое тепловыделение проводимость
    • коррозионная стойкость
    • электроизоляционные, полупроводниковые или сверхпроводящие
    • немагнитные и магнитные
    • твердый и крепкий, но хрупкий

    Разнообразие их свойств обусловлено их связью и кристаллические структуры.

    Атомная связь:

    В керамических материалах встречаются два типа механизмов связывания: ионный и ковалентный. Часто эти механизмы сосуществуют из того же керамического материала. Каждый тип связи приводит к разным характеристики.

    Ионные связи чаще всего возникают между металлическими и неметаллическими элементы, имеющие большие различия в электроотрицательности. Ионно-связанный структуры, как правило, имеют довольно высокие температуры плавления, так как связи прочные и ненаправленные.

    Другим основным механизмом соединения в керамических структурах является Ковалентная связь. В отличие от ионных связей, где электроны переносятся, атомы, связанные ковалентно, имеют общие электроны. Обычно элементы являются неметаллическими и имеют малую электроотрицательность. различия.

    Многие керамические материалы содержат как ионную, так и ковалентную связь. Общие свойства этих материалов зависят от доминирующего механизм склеивания. Соединения, которые либо в основном ионные, либо в основном ковалентные имеют более высокую температуру плавления, чем соединения, в которых ни один из видов связи не преобладает.

    Таблица 1: Сравнение % ковалентного и ионного характера с несколькими температурами плавления керамического компаунда.
    Керамический компаунд Температура плавления % Ковалентный характер % Ионный Характер
    оксид магния 2798 27% 73%
    оксид алюминия 20509 37% 63%
    диоксид кремния 1715 49% 51%
    силиконовой нитрид 1900 70% 30%
    Clibon Carbide 2500 89% 11%

    Классификация:

    Керамические материалы можно разделить на два класса: кристаллические и аморфные (некристаллические).В кристаллическом материалы, точка решетки занята либо атомами, либо ионами в зависимости от механизма связи. Эти атомы (или ионы) расположены в регулярно повторяющемся порядке в трехмерные (т. е. имеют дальний порядок). В отличие, в аморфных веществах атомы проявляют только ближний порядок. Некоторые керамические материалы, такие как диоксид кремния (SiO 2 ), могут существовать в той или иной форме. Кристаллическая форма SiO 2 результаты когда этот материал медленно охлаждают от температуры (Т > Т МП при 1723°С).Быстрое охлаждение способствует некристаллическое образование, так как время не позволяет упорядоченному аранжировки для формирования.

     Кристаллический диоксид кремния Аморфный диоксид кремния
    (обычный шаблон) (случайный шаблон) 
    Рисунок 1 : Сравнение физической структуры обоих кристаллический и аморфный диоксид кремния

    Тип связи (ионная или ковалентная) и внутренняя структура (кристаллическая или аморфная) влияет на свойства керамические материалы.механические, электрические, тепловые и оптические свойства керамики будут обсуждаться в следующих разделах.

    Термические свойства:

    Наиболее важными термическими свойствами керамических материалов являются теплоемкость, тепловое расширение коэффициент и теплопроводность. Многие приложения керамики, такие как их использование в качестве изоляционных материалов, связаны с эти свойства.

    Тепловая энергия может накапливаться или передаваться твердым телом.Способность материала поглощать тепло из окружающей среды определяется его теплоемкость. В твердых материалах при T > 0 K атомы постоянно вибрирует. На колебания атомов также влияют колебания соседних атомов посредством связи. Следовательно, вибрации могут передаваться через твердое тело. Чем выше температура, тем выше частота вибрация и тем короче длина волны связанной с ней упругой деформации.

    Потенциальная энергия между двумя связанными атомами может быть схематически изображается диаграммой:

    Рисунок 2: График, изображающий потенциальную энергию между двумя связанными атомы

    Расстояние, на котором наблюдается минимум энергии (потенциальная яма) представляет собой то, что обычно называют длиной связи.Хороший аналогия – сфера, прикрепленная к пружине, с равновесием положение пружины, соответствующее атому на длине связи (потенциальная скважина). Когда пружина сжимается или растягивается из положения равновесия, сила, тянущая его обратно в положение равновесия прямо пропорционально перемещению (закон Гука). После смещения частота колебаний равна максимальна, когда имеется большая постоянная пружины и шарик с малой массой. Керамика обычно имеет прочные связи и легкие атомы.Таким образом, они могут иметь высокочастотные колебания атомов с малыми нарушения в кристаллической решетке. Результат в том, что они обычно обладают как высокой теплоемкостью, так и высокой температурой плавления. температуры.

    При повышении температуры амплитуда колебаний связей увеличивается. Асимметрия кривой показывает, что межатомное расстояние также увеличивается с температурой, и это наблюдается как тепловое расширение. По сравнению с другими материалами керамика с сильные связи имеют глубокие и узкие кривые потенциальной энергии и соответственно малые коэффициенты теплового расширения.

    Теплопроводность через твердое тело включает передачу энергии между колеблющимися атомами. Продолжая аналогию, рассмотрим каждая сфера (атом) должна быть связана со своими соседями сетью пружины (связки). Вибрация каждого атома влияет на движение соседних атомов, и в результате возникают упругие волны, распространяющиеся через твердое тело. При низких температурах (примерно до 400°С) Энергия проходит через материал преимущественно через фононы, упругие волны, скорость звука.Фононы являются результатом колебаний частиц, которые увеличение частоты и амплитуды при повышении температуры. Фононы путешествуют по материалу, пока не рассеиваются. либо за счет фонон-фононных взаимодействий*, либо на несовершенствах решетки. Фононная проводимость обычно уменьшается с повышением температуры в кристаллическом материалов по мере увеличения количества рассеяния. Аморфная керамика которые не имеют упорядоченной решетки, подвергаются еще большему рассеянию, а поэтому являются плохими проводниками.Те керамические материалы, которые состоит из частиц одинакового размера и массы с простыми структуры (такие как алмаз или BeO) подвергаются наименьшему количеству рассеяния и, следовательно, имеют наибольшую проводимость.

    При более высоких температурах фотон проводимость (излучение) становится преобладающим механизмом передача энергии. Это быстрая последовательность поглощения и испускания фотонов, путешествовать со скоростью света. Этот способ проведения особенно важный в стекле, прозрачный кристаллическая керамика и пористая керамика.В этих материалах, теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

    Хотя на теплопроводность влияют неисправности или дефекты кристаллической структуры, изоляционные свойства керамики существенно зависят от микроскопических несовершенств. То передача любого типа волны (фонона или фотона) прерывается границами зерен и поры, так что более пористые материалы являются лучшими изоляторами. Использование керамических изоляционных материалов для облицовки печей и промышленных печи являются одним из применений изоляционных свойств керамические материалы.

    Электронный механизм переноса тепла относительно неважно в керамике, потому что заряд локализован. Этот механизм очень важно, однако, в металлах, которые имеют большое количество свободные (делокализованные) электроны.

    *Фонон-фононные взаимодействия являются еще одним следствием асимметрия потенциала взаимодействия между атомами. Когда разные фононы перекрываются в месте расположения конкретного атома, амплитуды колебаний накладываются друг на друга.В асимметричном потенциале ну, кривизна меняется в зависимости от смещения. Этот означает, что жесткость пружины, которой удерживается атом, также изменения. Следовательно, атом имеет тенденцию колебаться с другая частота, которая производит другой фонон.

    Таблица 2 : Сравнение тепловых свойств различных керамические материалы. 9 30.1
    Материал Плавление Temp () Теплоемкость
    (Дж/кг K)
    Коэффициент линейного расширения
    1/ Cx10 -6
    Теплопроводность
    (Вт/м K)
    Металлический алюминий 660 900 23.6 247
    1063 386 9.5 398
    0 975 9050 9 0 775 8.8
    Fused Silica 1650 740 0.5 2.0
    Soda-Lime Glass 700 840 0 9.0 1,7
    Полиэтилен 120 2100 60-220 0.38
    Полистирол 65-75 1360 50-85 0,13

    Одно из самых интересных высокотемпературных применений керамические материалы – это их использование на космическом челноке. Почти весь экстерьер шаттла покрыт керамической плиткой, изготовленной из волокон аморфного кремнезема высокой чистоты. Те, кто подвергается воздействию самые высокие температуры имеют дополнительный слой стекла с высоким коэффициентом излучения. Эти плитки могут выдерживать температуры до 1480 C в течение ограниченное количество времени.Некоторые из пережитых высоких температур шаттлом во время входа и подъема показаны на рисунке 3.

    Рисунок 3: Схема подъема и спуска космического корабля “Шаттл”. температуры

    Температура плавления алюминия 660 С. Плитка сохраняет температура алюминиевого корпуса челнока не ниже 175 C, в то время как наружная температура может превышать 1400 C. Плитки быстро остывают, так что после воздействия такой высокой температуры, они достаточно прохладны, чтобы их можно было держать голой рукой в около 10 секунд.Удивительно, но толщина этих керамических плитка варьируется от 0,5 дюйма до 3,5 дюйма.

    Рисунок 4: График зависимости внутренней температуры плитки от плитки толщина.

    Челнок также использует керамические аппликации в тканях для зазора наполнители и термобарьеры, армированные углерод-углеродные композиты для носового обтекателя и передних кромок крыла, а также при высоких температурах стеклянные окна.

    Оптические свойства:

    Оптическое свойство описывает реакцию материала на воздействие света.Видимый свет – это форма электромагнитного излучение с длинами волн в диапазоне от 400 до 700 нм соответствует диапазону энергий от 3,1 до 1,8 электрон-вольт (эВ) (из E = hc/, где c = 3 x 10i 17 нм/с и h = 4,13 x 10 -15 эВ с).

    Когда свет падает на объект, он может передаваться, поглощаться или отражение. Материалы различаются по своей способности пропускать свет и обычно описываются как прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные.Прозрачные материалы, такие как стекло, пропускают свет с небольшим поглощением или отражением. Материалы, пропускающие свет диффузно, например матовое стекло, полупрозрачны. Непрозрачные материалы не пропускают свет.

    Два важных механизма взаимодействия света с частицы в твердом теле – это электронные поляризации и переходы электронов между различными энергетическими состояниями. Искажение электронное облако атома электрическим поле, в данном случае электрическое поле света, равно описывается как поляризация.В результате поляризации некоторые энергия может поглощаться, т. е. преобразовываться в упругие деформации (фононы) и, следовательно, тепло. С другой стороны, поляризация может распространяться как связанная с материалом электромагнитная волна с другой скоростью, чем скорость света. Когда свет поглощается и переизлучается с поверхности на той же длине волны, называется отражение. Металлы, например, обладают высокой отражательной способностью, и те с серебристым внешним видом отражают весь спектр видимого света.Энергетические уровни электронов квантуются, т. е. каждый электрон переход между уровнями требует определенного количества энергия. Поглощение энергии приводит к смещению электроны из основного состояния в высшее, возбужденное состояние. Электроны затем вернуться в основное состояние, сопровождающееся реэмиссией электромагнитного излучения.

    У неметаллов связывающие орбитали с более низкой энергией составляют то, что называется валентной зоной, а разрыхляющие орбитали с более высокой энергией образуют зону проводимости.То расстояние между двумя полосами представляет собой ширину запрещенной зоны и, как правило, велико для неметаллов, меньше для полупроводников и отсутствует в металлах.

    Диапазон энергий видимого света составляет от 1,8 до 3,1 эВ. Материалы с шириной запрещенной зоны в этом диапазоне будут поглощать эти соответствующие цвета (энергии) и передавать остальные. Они будут прозрачными и цветными. За например, ширина запрещенной зоны фотоэлементов из сульфида кадмия составляет около 2.4 эВ, поэтому он поглощает высокоэнергетические (синие и фиолетовые) компоненты видимого света. Оно имеет желто-оранжевый цвет в результате пропущенных порций спектр. Этот тип светоиндуцированной проводимости называется фотопроводимостью.

    Материалы с шириной запрещенной зоны менее 1,8 эВ будут непрозрачными потому что весь видимый свет будет поглощаться электронными переходами из валентной в зону проводимости. Рассеивание этого поглощенная энергия может быть прямым возвратом в валентную зону или более сложные переходы с участием примесей.Чистые материалы с шириной запрещенной зоны более 3,1 эВ не будет поглощать свет в видимый диапазон и будет казаться прозрачным и бесцветным.

    Свет, испускаемый электронными переходами в твердых телах, называется люминесценцией. Если это происходит для короткое время это флуоресценция, и если это длится в течение более длительного времени, это фосфоресценция.

    Свет, передающийся из одной среды в другую, такой как из воздуха в стекло, преломляется.Это кажущийся изгиб световых лучей, возникающих в результате изменения скорости света. Показатель преломления (n) материала есть отношение скорости света в вакууме (c = 3 x 10 8 м/с) к скорости света в этом материале (n = резюме). Изменение скорости является результатом электронной поляризации. Поскольку эффект поляризации увеличивается с размером атомы, стекла, содержащие ионы тяжелых металлов (например, свинца кристалл) имеют более высокие показатели преломления, чем те, которые состоят из более мелкие атомы (например, натриево-известковое стекло).

    Рисунок 5: Этот рисунок представляет преломление света, как это переходит из среды с малой оптической плотностью (например, воздуха) в одно с более высокой оптической плотностью (например, вода или стекло). Свет поддерживает его частота, но его скорость изменяется в более плотной среде. Следовательно, длина волны должна измениться соответствующим образом. Закон Снелла (n 1 sin q 1 = n 2 sin q 2 ) можно использовать для связи показателей преломления (n), углов (q) падения и преломления, а также скорость (v) света в двух среда: n 1 /n 2 = q 2 /q 1 = v 1 /v 2 )

    Внутреннее рассеяние света в изначально прозрачном материал может сделать материал полупрозрачным или непрозрачным.Такой рассеяние происходит на флуктуациях плотности, границах зерен, границах фаз и поры.

    Многие приложения используют преимущества оптических свойств материалы. Прозрачность очков делает их полезными для окна, линзы, фильтры, посуда, лабораторная посуда и предметы искусства. Преобразования между светом и электричеством являются основой для использования полупроводниковых материалов, таких как арсенид галлия в лазерах и широкое использование светодиодов (светоизлучающих диодов) в электронной устройства.Флуоресцентная и фосфоресцентная керамика используется в электрические лампы и телевизионные экраны. Наконец, оптические волокна. передавать телефонные разговоры, сигналы кабельного телевидения и компьютерные данные на основе полного внутреннего отражения света сигнал.

    Механические свойства:

    Механические свойства описывают реакцию материала силам, нагрузкам и ударам. Керамика – прочный и твердый материал. которые также устойчивы к коррозии (долговечны).Эти свойства, наряду с их низкой плотностью и высокой температурой плавления делают керамика привлекательные конструкционные материалы.

    Конструкционные применения современной керамики включают компоненты автомобильных двигателей, брони для военной техники и самолетов структуры. Например, карбид титана имеет примерно в четыре раза большую прочность стали. Таким образом, стальной стержень в конструкции самолета может заменить стержнем из TiC, который будет выдерживать ту же нагрузку при половине диаметра и 31% веса.

    Другие применения, использующие преимущества механического свойства керамики включают использование глины и цемента в качестве конструкционные материалы. Оба могут формоваться и формоваться во влажном состоянии, но производить более твердый и прочный объект после высыхания. Очень твердые материалы такие как оксид алюминия (Al 2 O 3 ) и карбид кремния (SiC) используются в качестве абразивов для шлифовка и полировка.

    Основным ограничением керамики является ее хрупкость, т.е.е., склонность к внезапному разрушению с незначительной пластической деформацией. Это особенно беспокойство, когда материал используется в конструкционных приложениях. В металлов делокализованные электроны позволяют атомам изменять соседей без полного разрыва структуры связи. Этот позволяет металлу деформироваться под нагрузкой. Работа выполняется как облигации сдвиг при деформации. Но в керамике за счет комбинированного ионный и ковалентный механизм связи, частицы не могут сдвигаться без труда.Керамика ломается при приложении слишком большого усилия, и работа, проделанная при разрыве связей, создает новые поверхности при растрескивании.

    Рисунок 6 : Напряжение-деформация диаграммы для типичных (а) хрупких и (б) пластичных материалов

    Хрупкое разрушение происходит по образование и быстрое распространение трещин. В кристаллических твердых телах трещины растут по зернам (трансзерновым) и по спайности плоскости в кристалле. Полученная сломанная поверхность может иметь зернистая или грубая текстура.Аморфные материалы не содержат зерен и регулярные кристаллические плоскости, поэтому сломанная поверхность более скорее всего будет гладкой.

    Теоретическая прочность материала представляет собой растягивающее напряжение это было бы необходимо, чтобы разорвать связи между атомами в идеальном прочно и разорвите объект. Но все материалы, в том числе керамики, содержат незначительные структурные и производственные дефекты, которые сделать их значительно слабее, чем идеальная сила.Любой недостаток, такие как пора, трещина или включение, приводит к напряжению концентрация, которая усиливает приложенное напряжение. Поры также уменьшить площадь поперечного сечения, на которое действует нагрузка. Таким образом, более плотные, менее пористые материалы обычно прочнее. Так же, чем меньше размер зерна, тем лучше механические свойства.

    Фактически, керамика является самым прочным из известных монолитных материалов, и они, как правило, сохраняют значительную часть своего прочность при повышенных температурах.Например, нитрид кремния. (Si 3 N 4 , = 3,5 г/см 3 ) роторы турбонагнетателей имеют предел прочности на излом 120 тыс. фунтов на кв. дюйм при 70 F и 80 тыс. фунтов на кв. дюйм при 2200 F.

    Рисунок 7 : Испытания на растяжение, сжатие и изгиб для материалы

    Прочность на сжатие (раздавливание) важна для керамики, используемой в конструкций, таких как здания или огнеупорный кирпич. компрессионный прочность керамики обычно значительно превышает их предел прочности при растяжении.Чтобы компенсировать это, керамику иногда предварительно напрягают в сжатом состоянии. Таким образом, когда керамический объект подвергается растягивающей силе, приложенное нагрузка должна преодолевать сжимающие напряжения (внутри объекта) до того, как дополнительные растягивающие напряжения могут увеличиться и разрушить объект. Защитное стекло (термически закаленное стекло) является одним из примеров такого материала. Керамика, как правило, довольно неэластичен и не гнется, как металлы. Жесткость зависит от состав и структура.Способность к обратимой деформации измеряется модулем упругости. Материалы с сильным сцеплением требуют больших усилий для увеличения пространство между частицами и имеют высокие значения модуля эластичность. Однако в аморфных материалах больше свободного пространство для смещения атомов под действием приложенной нагрузки. Как результат, аморфные материалы, такие как стекло, легче изгибаются, чем кристаллические материалы, такие как оксид алюминия или нитрид кремния.

    Вязкость разрушения – это способность сопротивляться разрушению при наличии трещины.Это зависит от геометрия как объекта, так и трещины, приложенное напряжение, и длина трещины. Разрабатываются композиты, сохраняют желаемые свойства керамики, уменьшая их склонность к разрушению. Например, введение углерода нитевидные нитевидные кристаллы препятствуют распространению трещин через керамику и улучшает жесткость.

    Стеклокерамика, такая как используются для изготовления посуды, состоят из матрицы стекла в из которых растут крошечные керамические кристаллы, так что окончательная матрица на самом деле состоит из мелких кристаллических зерен (средний размер < 500 нм).Поскольку их размер зерна настолько мал, эти материалы прозрачный для света. Кроме того, поскольку прочность на излом обратно пропорциональна квадрату размера зерна, т. материалы крепкие. Другими словами, наличие кристаллов улучшает механические и термические свойства стекла. стеклокерамика прочна, устойчива к тепловому удару и хорошо теплопроводники.

    Электрические свойства:

    Электрические свойства керамических материалов сильно различаются, с характерными мерами, охватывающими многие порядки величины (см. Таблицу 3).Керамика, вероятно, наиболее известна как электрическая. изоляторы. Некоторые керамические изоляторы (такие как BaTiO 3 ) могут быть поляризованы и использоваться в качестве конденсаторов. Другая керамика проводит электронов при достижении пороговой энергии, и поэтому называются полупроводники. В 1986 году был открыт новый класс керамики, высокие сверхпроводники T c . Эти материалы проводят электричество практически с нулевым сопротивлением. Наконец, керамика. известные как пьезоэлектрики, могут генерировать электрическая реакция на механическую силу или наоборот.

    Таблица 3 : Удельное электрическое сопротивление различных материалы.
    Тип Материал Материал Удельное сопротивление (-CM)
    Металлические проводники: Медь 1,7 х 10 -6
    9 CUO 2 3 x 10 -5
    полупроводников: SiC 10
    Изоляторы
    800510 10 8
    SI 3 4 4 > 10 14 0
    9
    9
    10 18
    Superconductoructors: YBA 2 CU 3-9-995 O 7-x <10 22 (ниже Т с )

    Любой, кто использовал портативный кассетный плеер, личный компьютер или другое электронное устройство использует керамические диэлектрические материалы.Диэлектрик материал является изолятором, который может быть поляризован на молекулярном уровень. Такие материалы широко используются в конденсаторах, устройствах, которые используются для накопления электрического заряда. Структура конденсатора показано на диаграмме.

    Рисунок 8 : Схема конденсатора.

    Заряд конденсатора хранится между двумя его пластинами. Количество заряда (q), которое он может удерживать, зависит от его напряжения. (V) и его емкость (C).

    д = CV

    Диэлектрик вставлен между обкладками конденсатора, увеличивая емкость системы на коэффициент, равный ее диэлектрической проницаемости k.

    q = (кКл)В

    Использование материалов с большой диэлектрической проницаемостью позволяет большие количества заряда должны храниться на очень маленьких конденсаторах. Это значительный вклад в дальнейшее миниатюризация электроники (например, портативных компьютеров, портативных CD-плееры, сотовые телефоны, даже слуховые аппараты!).

    Диэлектрическая прочность материалом является его способность постоянно удерживать электроны на высоком уровне. Напряжение. Когда конденсатор полностью заряжен, практически нет ток, проходящий через него.

    Но иногда очень сильные электрические поля (высокие напряжения) возбуждают большое количество электронов из валентной зоны в зона проводимости. Когда это происходит, ток течет через диэлектриком, и часть накопленного заряда теряется.Это может быть сопровождается частичным разрушением материала расплавлением, сжигание и/или испарение. Магнитный напряженность поля, необходимая для разрушения материала, равна его диэлектрическая прочность. Некоторые керамические материалы имеют чрезвычайно высокую диэлектрические прочности. Например, электрический фарфор может обрабатывать до 300 вольт на каждые 0,001 дюйма (мил) материала!

    Таблица 4 : Константы электрических свойств различных керамических материалов материалы.9 16 – 63 9 16 – 157
    Материал Диэлектрическая проницаемость AT 1 MHZ диэлектрическая прочность (кВ / см)
    0 30509 30
    2,54 – 2.56 240
    Glass (Pyrex) 5.6 142
    алюминия 4.5 – 80510 4,5 – 8.4
    6.0 – 8,0
    Диоксид титана 9 – 110 39 – 83

    Электрический ток в твердых телах чаще всего является результатом поток электронов (электронная проводимость).В металлах, мобильных, проводящие электроны рассеиваются тепловыми колебаниями (фононами), и это рассеяние наблюдается как сопротивление. Так, в металлах удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. В отличие, валентные электроны в керамических материалах обычно не зона проводимости, поэтому большинство керамики считаются изоляторами. Однако проводимость можно увеличить, легируя материал примеси. Тепловая энергия также будет продвигать электроны в зона проводимости, так что в керамике проводимость увеличивается (и удельное сопротивление уменьшается) при повышении температуры.

    Хотя керамика исторически считалась изолирующей материалы, керамические сверхпроводники были открыты в 1986 году. сверхпроводник может передавать электрический ток без сопротивления или потеря мощности. Для большинства материалов удельное сопротивление постепенно уменьшается. по мере снижения температуры. Сверхпроводники имеют критическую температура Т c , при которой удельное сопротивление резко падает практически до нуля.

    Рисунок 9 : Удельное электрическое сопротивление в зависимости отТемпература для сверхпроводящие и несверхпроводящие материалы.

    Чистые металлы и металлические сплавы были первыми известными сверхпроводники. Все они имели критические температуры на уровне 30К или ниже и требуется охлаждение жидким гелием. Новая керамика сверхпроводники обычно содержат плоскости оксида меди, такие как YBa 2 Cu 3 O 7 обнаружен в 1987 г. с T c = 93 K. Они имеют критические температуры выше температура кипения жидкого азота (77.4 К), что делает многие потенциальное применение сверхпроводников гораздо более практично. Это связано с более низкой стоимостью жидкого азота и более легким проектирование криогенных устройств.

    Рисунок 10 : Элементарная ячейка для YBCO сверхпроводник.

    Помимо критической температуры, два других параметра определить область сверхпроводимости керамического материала: 1) критический ток и 2) критическое магнитное поле. Пока условия находятся в пределах критических параметров температуры, током и магнитным полем, материал ведет себя как сверхпроводник.Если любое из этих значений превышено, сверхпроводимость разрушается.

    Применение сверхпроводников, зависящее от их тока несущая способность включает производство электроэнергии, хранение и распределение. СКВИДЫ (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства) электронные устройства, использующие сверхпроводники в качестве чувствительных детекторы электромагнитного излучения. Возможные применения в область медицины включает в себя разработку передовых МРТ (магнитно-резонансная томография) на основе магнитов из сверхпроводящие катушки.

    Магнитные применения сверхпроводников также являются важными важность. Сверхпроводники являются идеальными диамагнетиками, а это означает, что они будут отталкивать магнитные поля. Это исключение приложенного магнитного поля называется эффектом Мейснера и является основой для предлагаемого использования сверхпроводники для магнитной левитации поездов.

    Некоторые виды керамики обладают необычным свойством пьезоэлектричества или электричество под давлением. Они являются частью класса, известного как «умные». материалы, которые часто используются в качестве датчиков.В пьезоэлектрическом материал, приложение силы или давления на его поверхность индуцирует поляризацию и создает электрическое поле, т. е. превращает механическое давление в электрический импульс. Пьезоэлектрические материалы используются для изготовления преобразователей, которые можно найти в таких распространенных устройствах, как звукосниматели фонографа, эхолоты, микрофоны и различные датчики. В керамических материалах, электрический заряд также может переноситься ионами. Это свойство может подгоняется с помощью химического состава и является основой для многих коммерческих приложений.Они варьируются от химических датчики к крупным генераторам электроэнергии. Один из самых видными технологиями являются топливные элементы. Он основан на способность некоторых видов керамики пропускать анионы кислорода, в то же время являясь электронными изоляторами. Цирконий (ZrO 2 ), стабилизированный кальцием (CaO), является примером такой твердый электролит.

    Топливные элементы были впервые использованы в космических кораблях, таких как Аполлон капсулы и космический корабль.Ночью использовались топливные элементы. для выработки электроэнергии путем сжигания водорода и кислорода из газовые баллоны. В течение дня солнечные батареи взяли верх, и избыточная мощность использовалась для очистки и извлечения кислорода из выхлопных газов. и атмосфера, выдыхаемая космонавтами. Лямбда-зонд в. выпускной коллектор автомобилей работает по тому же принципу и является Используется для контроля эффективности двигателя.

    Обработка керамики:

    Обработка керамических материалов описывает способ, которым керамические предметы (т.г., стеклянные окна, лопасти ротора турбокомпрессора, оптические волокна, конденсаторы).

    Переработка начинается с сырья, необходимого для производства готовых компонентов, и включает в себя множество отдельных шагов, отличающихся друг от друга существенно зависит от типа керамического материала, Кристалл против стекла.

    0 9 Отжиг

    Выбор сырья включает получение и подготовку правильные материалы для конечного продукта.Традиционное использование керамики различные формы глины. Производители стекла начинают в первую очередь с кремнезема. Усовершенствованная керамика использует несколько различных сырьевых материалов в зависимости от приложения (т. е. необходимые свойства).

    Обработка кристаллической керамики Обработка стекла
    Выбор сырья Сырье Выбор материала
    Подготовка Плавка
    Консолидация Заливка
    Спекание
    (диоксид кремния)
    Материал Использование
    Al 2 O 3 (алюминий оксид) Изолирующие корпуса свечей зажигания,
    подложки Для микроэлектронной упаковки
    MGO (оксид магния) электрические изоляторы, огнеупорный кирпич
    SIO 2 (диоксид кремния) , оптические волокна
    ZRO 2 (оксид циркония) кубический цирконий, датчики кислорода
    SiC (карбид кремния) печь детали, нагревательные элементы,
    абразивы
    Si 3 N 4 (кремний нитрид) роторы турбонагнетателей, поршневые клапаны

    Для кристаллической керамики характеристики сырья материалы (порошки), такие как размер частиц и чистота, очень важно, поскольку они влияют на структуру (т.г., размер зерна) и свойства (например, прочность) конечного компонента. Поскольку сила увеличивается с уменьшением размера зерна, большинство исходных порошков измельчают (или измельчают) до получения мелкого порошка (диаметром < 1 мкм). Так как сухие порошки трудно придать форму, добавляются технологические добавки, такие как вода, полимеры и т. д. улучшить их пластичность. Консолидация предполагает формирование керамической смеси в заданную форму. Есть много методов доступно для этого шага:

    Рисунок 11 : Приспособления для обработки керамики.

    Спекание является последним этапом процесса. Спекание при высоких температуры (от 800 до 1800 C) вызывает уплотнение, которое придает керамическому изделию прочность и другие свойства. Во время этого процесса отдельные керамические частицы сливаются в образуют непрерывную твердую сеть, и поры устраняются. Как правило, микроструктура спеченный продукт содержит плотные зерна, где отдельные зерна состоит из множества исходных частиц.

    Рисунок 12 : Микроструктура необработанных, формованных и спеченных керамические изделия

    Обработка стекла отличается от обработки кристаллов. Один из соображений, которые необходимо рассмотреть, — это укрепление поведение стекла. Очки чаще всего изготавливаются быстро тушение расплава. Это означает, что элементы, из которых состоит стекло материал не может перейти в положения, которые позволяют им формировать кристаллическая закономерность.В результате структура стекла является неупорядоченным или аморфным.

    Одной из наиболее примечательных характеристик очков является способ они меняются между твердым и жидким состояниями. В отличие от кристаллов, которые резко преобразовываться при определенной температуре (т. е. их плавление точка) стекла претерпевают постепенный переход. Между таянием температуры (Т м ) вещества и так называемой температуры стеклования (Т м ), вещество считается переохлажденной жидкостью.Когда стекло работал между Т г и Т м , можно добиться практически любой формы. Техника выдувания стекла увлекательна демонстрация невероятной способности деформировать стекло.

    Рисунок 13 : График зависимости удельного объема от температуры для типичный керамический материал

    Обработка стекла не требует частиц оптимального размера (хотя мелкие кусочки тают быстрее). Выбор стекольного сырья материалы и химические добавки (которые, например, могут изменить цвет стекла) нагревают (700 – 1600 С), расплавляют и, наконец, выливают на или в быстроохлаждаемую форму или тарелку.Для изготовления используются четыре различных метода формования. стекло.

    9 Приложение 0 9 0 9 JARS Windows
    Technique
    Нажатие 0
    Души
    Drawing
    Формировка волокна оптика

    Во время формирования стекла могут возникать напряжения, вводится быстрым охлаждением или специальной обработкой, при которой стекло потребности (такие как наслоение или укрепление).Дополнительное тепло лечение необходимо для «заживления» стекла. Отжиг, при котором стекло нагревается до точки отжига (температура чуть ниже температуры размягчения точка, в которой вязкость составляет приблизительно 10 8 Poise), а затем медленно охлаждается до комнатной температуры, является одним из таких процесс. Закалка также является последующей термической обработкой стекла. обработка, при которой стекло повторно нагревают и охлаждают в масле или струи воздуха так, чтобы внутренняя и внешняя части имели разные характеристики.Закалка снижает склонность стекла к разрушению. Затем закаленное стекло можно использовать в условиях, подверженных нагрузкам. как автомобильные окна.

    Сводка:

    Термин «керамика» когда-то относился только к материалам на основе глины. Однако новые поколения керамических материалов чрезвычайно расширена область применения и количество возможных применений. Многие из эти новые материалы оказывают большое влияние на нашу повседневную жизнь и на наше общество.

    Керамические материалы представляют собой неорганические соединения, обычно оксиды, нитриды или карбиды. Связь очень сильная — ионная или сеть ковалентная. Многие принимают кристаллические структуры, но некоторые формы очки. Свойства материалов являются результатом сцепление и структура.

    Керамика выдерживает высокие температуры, обладает хорошей термостойкостью изоляторы и не сильно расширяются при нагревании. Это делает их превосходные тепловые барьеры для областей применения, начиная от футеровки промышленные печи для покрытия космического корабля, чтобы защитить его от высоких входных температур.

    Стекла представляют собой прозрачные аморфные керамические изделия, которые широко используются в окнах, линзах и многих других привычных приложениях. Свет может вызвать электрический отклик в некоторых керамических материалах, называемый фотопроводимость. Волоконно-оптический кабель быстро заменяет медь для связи, так как оптические волокна могут передавать больше информации для больших расстояний с меньшими помехами и потерями сигнала, чем традиционные медные провода.

    Керамика прочная, твердая и долговечная.Это делает их привлекательные конструкционные материалы. Один существенный недостаток – их хрупкость, но эта проблема решается разработка новых материалов, таких как композиты.

    Керамика отличается по своим электрическим свойствам от превосходных изоляторов. к сверхпроводникам. Таким образом, они используются в широком спектре Приложения. Некоторые из них конденсаторы, другие полупроводники в электронные устройства. Пьезоэлектрические материалы могут преобразовывать механические давление в электрический сигнал и особенно полезны для датчики.В настоящее время предпринимаются активные исследовательские усилия для открытия новых высоких T c сверхпроводники и для разработки возможных приложений.

    Обработка кристаллической керамики следует основным этапам которые веками использовались для изготовления глиняных изделий. Материалы выбираются, подготавливаются, формируются в желаемую форму и спекаются при высоких температурах. Стаканы обрабатываются путем заливки расплавленным состоянии, придавая форму в горячем состоянии, а затем охлаждаясь. Новые методы такие как химическое осаждение из паровой фазы и золь-гель обработка. настоящее время разрабатывается.Керамика шагнула далеко вперед начало глиняного гончарства. Керамическая плитка покрывает космический шаттл а также наши кухонные полы. Керамические электронные устройства делают возможные высокотехнологичные инструменты для всего, от медицины до развлечение. Очевидно, что керамика – это наше окно в будущее.

    Next Topic:References

    Керамика Содержание
    Домашняя страница MAST

    Теплопроводность стекла и керамики

    Несмотря на внешний вид, стекло и керамику можно найти во множестве высокотехнологичных продуктов, которые используются в самых разных областях.Разнообразие этих применений варьируется от простого оконного стекла и декоративной керамики до материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, мало похожих на исходные материалы.

    Керамика с высокими эксплуатационными характеристиками или инженерная керамика  занимает особое положение и используется везде, где другие материалы достигают своих пределов. Существует множество применений, включая, помимо прочего, огромные нагрузки, экстремальные температуры, отсутствие питания или использование в качестве имплантата в человеческом теле. Однако керамику все же можно встретить на кухне в виде керамических сковородок или посуды для микроволновки. В этом случае керамику обычно глазируют, чтобы придать кристаллическому пористому исходному материалу стеклянную, закрытую и, таким образом, непроницаемую для воды поверхность .

    Даже стекло пользуется все большей популярностью  за пределами традиционного диапазона применений. Его давно перестали перерабатывать только в стаканы для питья , а также в безопасное стекло, стеклокерамические варочные панели или оптоволоконные кабели . Стекло как упаковка так же естественно, как стеклянные кухонные плиты, оптические элементы в астрономии и в космических путешествиях.

    Управление качеством необходимо, поскольку даже малейшие отклонения в исходном материале и в производственном процессе отрицательно сказываются на желаемых свойствах стеклянных и керамических материалов. Проверка сырья и регулярные отборы проб являются обязательными, поскольку они являются единственными методами определения того, когда керамика разбивается или когда определенный тип стекла плавится или горит.

    Компания Linseis производит большое разнообразие инструментов для термического анализа для расширенного измерения свойств материалов, таких как теплопроводность стекла и керамики.Эти свойства включают, но не ограничиваются:

    Чтобы узнать больше о том, что Linseis может сделать для проверки проводимости стекла и керамики, свяжитесь с нами сегодня.

    Прозрачная стеклокерамика для терморегуляции: достижение оптической прозрачности и высокой теплопроводности

    Оксидное стекло является промышленным материалом с такими преимуществами, как оптическая прозрачность и формуемость расплава, но в то же время является плохим проводником тепла из-за своей неупорядоченной структуры.Поэтому рассеивание тепла в стеклянных компонентах часто становится проблемой, и его применение для управления температурным режимом ограничивается использованием в качестве теплоизолятора. Чтобы сломать эту форму и применить ее к полям, например. , прозрачные герметизирующие материалы, для которых традиционно использовались стекла с низкой теплопроводностью и органические полимеры, в нашей предыдущей работе мы изготовили стеклокерамику с дисперсией MgO. Он состоит из кристалла MgO и стеклянной матрицы, а их коэффициенты отражения совпадают, что приводит к оптической прозрачности и улучшению теплопроводности.Здесь мы исследуем структуры атомного масштаба в стеклокерамике с дисперсией MgO с помощью ядерного магнитного резонанса, и т.д. и пытаемся дополнительно улучшить теплопроводность и прозрачность. В результате мы получаем стеклокерамику с дисперсией MgO с теплопроводностью 3,3 Вт (m −1 K −1 ), что соответствует 300 % теплопроводности стекломатрицы, высоким оптическим прозрачность и стеклование. В этом отчете подчеркивается, что наши стратегии прокладывают путь к разработке новой прозрачной функциональной стеклокерамики.

    Эта статья находится в открытом доступе

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.