Ma'lumki, alumina issiqlik o'tkazuvchan plomba moddalari orasida asosiy o'rinni egallaydi{0}}Al₂O₃ issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan 33–36 Vt/(m·K) va hajmining qarshiligi taxminan 10¹⁰ Ō·sm bo'lib, uni ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligi va elektr to'ldiruvchisi qiladi. -Al₂O₃ zarracha morfologiyalariga sharsimon, boʻlaksimon, tartibsiz koʻp-burchakli, qurtsimon-simon, ellipsoidal va boshqa shakllar kiradi; uning zarracha o'lchami nanoshkaladan, submikrondan mikron shkalasigacha; va uning zarracha tuzilishi polikristal yoki bitta kristall-bo'lishi mumkin. Bu turli xil mikroyapılar issiqlik o'tkazuvchan materiallarning ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Oddiy alumina, uning yuzasida ko'p miqdordagi gidroksil guruhlarini o'z ichiga olgan va yuqori qutbli bo'lganligi sababli, faqat past yuklanishlarda silikon moylari yoki epoksi qatronlar bilan to'ldirilishi mumkin, bu esa sanoat talablarini qondirishni qiyinlashtiradi. Taqqoslash uchun, sferik alumina to'ldirish fraktsiyasini sezilarli darajada oshirishga imkon beradi. Uning yuqori sharsimonligi va past o'ziga xos sirt maydoni yuqori-zichlikdagi qadoqlash imkonini beradi, past yopishqoqlik va yaxshi suyuqlikka ega bo'lgan aralashmalarni bir tekisda tarqatish oson. Bundan tashqari, u mukammal elektr izolyatsiyasi, yuqori issiqlik barqarorligi, past termal kengayish koeffitsienti va yaxshi mexanik xususiyatlarga ega bo'lib, uni elektron qadoqlash kabi yuqori -samarador ilovalar uchun mos qiladi.
Albatta, agar faqat issiqlik o'tkazuvchanligi hisobga olinadigan bo'lsa, aluminiy oksidi eng maqbul tanlovdir. Yong'oq zarralari bir-biri bilan osongina aloqa qiladi va past qarshilik va yuqori issiqlik uzatish samaradorligi bilan "yuzma{1}}yuzma{2}} issiqlik o'tkazuvchanlik yo'llari hosil qiladi. Shu bilan birga, ularning silliq sirtlari polimer makromolekulyar zanjirlari bilan osongina bog'lanib, issiqlik o'tkazuvchanligini osonlashtiradigan o'zaro{4}}bog'langan tuzilmalarni hosil qiladi. Bunday parchalangan alumina, shuningdek, sozlanishi termal kengayish koeffitsientiga ega, bu termal interfeys materiallarining o'lchov barqarorligini yaxshilashga yordam beradi.
Biroq, haqiqiy ishlab chiqarishda parchalangan alumina polimer tizimining viskozitesini oshirishga moyil bo'lib, ishlov berish samaradorligiga ta'sir qiladi va cho'kindilarga moyil bo'lib, materialning qatlamlanishiga olib keladi. Shuning uchun, u yuqori shakllantirish jarayoni talablarini talab qiladi, bu uning issiqlik o'tkazuvchan silikon prokladkalarida nisbatan cheklangan qo'llanilishining asosiy sababidir.
Shunday qilib, turli morfologiyaga ega bo'lgan issiqlik o'tkazuvchan alumina tizimlarida barqarorlik, yuqori mahsuldorlik va arzon narxlardagi talablardan kelib chiqqan holda, kompozit issiqlik o'tkazuvchan alumina plomba materiallari-sferik, yarim sharsimon va burchakli alumina plomba moddalarini zich o'rash orqali erishiladi va u erda o'tkazgichning o'tkazuvchanligi va interfeysini kuchaytiradi. materiallar-bozor talabi ortib borishi bilan keng qoʻllanilishi kutilmoqda.
Tozalik nuqtai nazaridan standart alumina odatda taxminan 99,8% tozalikka ega. Biroq, 99,99% yuqori{3}}tozalikdagi aluminagacha tozalanganda uning issiqlik o'tkazuvchanligi yanada yaxshilanadi. Buning sababi shundaki, alumina tarkibidagi aralashmalar va nuqsonlar fononlarning panjara tebranishlarida silliq oqimiga xalaqit beradi. Issiqlik o'tkazuvchanligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan umumiy nopoklik natriydir; gidroksidi metall sifatida natriy kristall strukturaning buzilishiga olib keladi va shu bilan issiqlik oqimiga to'sqinlik qiladi. An'anaviy alumina tarkibida natriy miqdori 100 ppm dan ortiq bo'lishi mumkin, ammo samarali va barqaror jarayonlar natijasida hosil bo'lgan yuqori{8}}soflikdagi alumina natriy miqdorini 10 ppm dan past ushlab turishi mumkin. Nopokligi pastligi va bir xil tuzilishi tufayli yuqori{11}}tozalikdagi alumina fononlarni yaxshiroq tashish imkonini beradi va yuqori issiqlik samaradorligini taʼminlaydi.
Ammo alumina strukturasi gözenekli arxitekturaga o'zgarganda, u mukammal issiqlik izolyatsiyasi va refrakter xususiyatlarini namoyish etadi. Nima uchun bu? Asosiy sabablar quyidagilar:
Bir tomondan, bir xil materialning issiqlik o'tkazuvchanligi haroratga qarab o'zgaradi. Sanoat pechlarida harorat ko'tarilgach, aluminaning issiqlik o'tkazuvchanligi doimiy ravishda pasayadi; 1200 gradusda, uning issiqlik o'tkazuvchanligi 400 gradusning taxminan yarmini tashkil qiladi. Shunga qaramay, aluminaning issiqlik o'tkazuvchanligi xona haroratida 20–30 Vt/(m·K) ni tashkil qiladi va hatto 1200 darajada yuqori haroratli pechda-, u deyarli 10 Vt/(m·K)-ko'p boshqa materiallarga qaraganda yuqoriroq bo'lishi mumkin. Shuning uchun aluminaning izolyatsion harakati asosan uning tuzilishidagi o'zgarishlarga bog'liq.
Alumina issiqlik o'tkazuvchan material sifatida ishlatilganda, tartibsiz atom yoki ion tuzilishlaridan kelib chiqadigan shishasimon faza komponentlarini minimallashtirish uchun odatda yuqori zichlik va yuqori tozalikni talab qiladi. Biroq, aluminaning issiqlik izolyatori sifatidagi eng o'ziga xos xususiyati uning g'ovakli, past{1}}zichlikdagi tuzilishidir. Uning past issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori mexanik mustahkamligi va yuqori xizmat ko'rsatish harorati sanoat pechlarida o'tga chidamli qoplamalar uchun ideal tanlovdir.
Issiqlik izolyatsiyalash materiallari noyob kompozitsion tuzilishi orqali issiqlik o'tkazuvchanligi, konveksiya va radiatsiya yo'llarini samarali ravishda bostiradi va shu bilan samarali izolyatsiyaga erishadi. Izolyatsiya qiluvchi materiallarda issiqlik almashinuvi asosan uchta yo'l orqali amalga oshiriladi: qattiq{1}}fazali issiqlik o'tkazuvchanligi, gaz-fazali issiqlik o'tkazuvchanligi va radiatsiyaviy issiqlik o'tkazuvchanligi. Ular orasida qattiq{4}}fazali o'tkazuvchanlik eng muhim hisoblanadi; nisbatan yuqori haroratlarda ham qattiq faza orqali uzatiladigan issiqlik hali ham taxminan 70% ni tashkil qiladi.
Bunday g'ovakli tuzilmalarda qattiq{0}}fazali issiqlik o'tkazuvchanligi asosan ikki yo'l bo'ylab boradi: birinchisi, g'ovak ichidagi gaz orqali issiqlik o'tkazish, bu havo konvektsiyasi, radiatsiya uzatish va gaz molekulyar harakati tufayli issiqlik uzatish; ikkinchisi hali ham qattiq{1}}fazali uzatish, lekin issiqlik oqimining yo'nalishi o'zgarib, umumiy issiqlik uzatish yo'lini sezilarli darajada kengaytiradi. Shuning uchun, gözenekli alumina keramika ma'lum darajada issiqlik o'tkazuvchanligini ham, issiqlik nurlanishini ham to'sqinlik qilishi mumkin, bu esa issiqlik izolyatsiyasini samarali ta'minlaydi.
Nano gözenekli alumina issiqlik izolyatsiyalash materiallarining tasnifi
Nano gözenekli alumina issiqlik izolyatsiyalash materiallariga asosan alumina aerojel izolyatsiyalash materiallari va nano-alumina presslangan izolyatsiya materiallari va boshqalar kiradi. Ular past zichlik, past issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori -haroratga chidamliligi bilan ajralib turadi va sanoat va aerokosmik sohalarda keng qo'llash istiqbollariga ega.
Alumina aerojel izolyatsiyalash materiallari
Alumina aerojellarini tayyorlash jarayoni asosan eritma hosil bo'lishi, jelleşme, qarish va quritish bosqichlarini o'z ichiga oladi.
Alumina aerojellarini tayyorlashda alyuminiy tuzlari odatda birinchi navbatda eritma yoki eritmaga aylanadi, so'ngra jel hosil qilish uchun kimyoviy reaktsiyalarga uchraydi va nihoyat, alumina aerojelini olish uchun jel quritiladi. Bu jarayon nano gözenekli tarmoq strukturasini saqlab qolish uchun turli quritish usullari bilan birlashtirilgan sol{1}}gel usuliga asoslangan. Sol-jel usuli yordamida tayyorlangan oksidli aerojellar jarayonning kuchli moslashuvchanligi, yuqori namunaviy xususiyatlar va jarayonning yanada etuk rivojlanishini ta'minlaydi, bu esa alumina aerojelini tayyorlashning asosiy yo'nalishiga aylanadi.
Nano{0}}alumina presslangan izolyatsiya materiallari
Nano{0}}alyuminiy oksidi bilan presslangan izolyatsiya materiallari nano-alumina zarralarining qadoqlanishi natijasida hosil bo'lgan gözenekli tuzilishdan iborat. Ko'p teshiklar gaz molekulyar issiqlik o'tkazuvchanligini samarali ravishda bloklaydi; qattiq skelet past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega; va nano zarrachalar hajmi issiqlik tarqalishini sezilarli darajada oshiradi, issiqlik o'tkazuvchanligini kamaytiradi.
Nano-alumina presslangan izolyatsiya materiallarini tayyorlash usuli, asosan, nano-alumina kukuni zarralarini matritsa sifatida mustahkamlovchi materiallar bilan birlashtirishni oʻz ichiga oladi. Tayyorlash usullarini keng ma'noda quruq shakllantirish va nam shakllantirishga bo'lish mumkin.
Quruq shakllantirish: Quruq shakllanish suyuqliklarsiz yoki oz miqdorda suyuqlik bilan amalga oshiriladi, bunda nano-matritsa va mustahkamlovchi materiallar aralashtiriladi va keyin quruq{1}}preslanadi. Bu usul yumshoq, ishlatish uchun oddiy va ekologik toza. Xususan, nano{4}}changlar, mustahkamlovchi materiallar, bog‘lovchilar va boshqa qattiq xomashyolar mexanik vositalar yordamida bir xilda aralashtiriladi, so‘ngra aralashma qolipga solinadi va nano{5}}kompozit material olish uchun press yordamida maxsus sharoitlarda presslanadi.
Nam shakllantirish: Nam shakllantirishda xom ashyo sifatida nano{0}}oksid kukunlari ishlatiladi. Aralashtirish jarayonida erituvchi sifatida deionlangan suv kabi suyuqlik qo'shiladi. Mexanik aralashtirish orqali xom ashyo ma'lum suyuqlikka ega bo'lgan atala ichiga aralashtiriladi. Keyin atala qolipga quyiladi va erituvchi filtrlash, quritish, issiqlik bilan ishlov berish yoki nano-izolyatsiya materialini olish uchun boshqa usullar bilan chiqariladi.
Nano-alumina preslangan, nam shakllantirish yoʻli bilan ishlab chiqarilgan izolyatsion materiallar quruq shakllangan materiallarnikiga oʻxshash xona-harorati issiqlik oʻtkazuvchanligiga ega. Bundan tashqari, erituvchining mavjudligi xom ashyoni yanada bir xil aralashtirishga imkon beradi, bu esa yaxshi dispersiyani ta'minlaydi; atala formulasini nazorat qilish va konsentratsiya kabi parametrlarni aniq sozlash osonroq.