Алуминиевите дистанционери се използват в различни индустрии

Алуминиевите дистанционни елементи са изработени от висококачествена керамика. Тези здрави, но крехки дистанционери могат да издържат на температури до 1400F, без да се напукат, а устойчивостта на корозия и топлопроводимостта са отлични качества, които трябва да притежават - тези качества правят алуминиевите дистанционери полезни в редица промишлени приложения, където трябва да се спазват прецизни измервания на дължината. Те дори могат да бъдат прецизно пробивани, шлифовани или фрезовани.

Висока якост

Керамичните дистанционни елементи се използват в различни индустрии поради отличните си механични свойства и устойчивост на топлина, като осигуряват балансирана комбинация от здравина и гъвкавост, което ги прави подходящи за приложения, при които компонентите трябва да се компресират или разширяват едновременно. Освен това тези дълготрайни дистанционери са създадени за дългосрочна издръжливост при екстремни температури, химическа среда или тежки условия - да не забравяме, че са изключително рентабилни!

Алуминият е изключително здрав материал с изключително високо съотношение между здравина и тегло, който често се използва в приложения, изискващи висока износоустойчивост, като например покрития, керамични уплътнения и лагери. Алуминият може да издържа на много високи температури, като същевременно лесно се обработва в точни размери за използване в лагери или покрития; освен това той е устойчив и на корозия и окисляване.

Здравината на алуминия го прави и отличен материал за създаване на дистанционни елементи - съществена характеристика в електронната индустрия. Тези малки кръгли предмети служат за предотвратяване на контакта между два компонента по време на сглобяването - особено важно при високотехнологични приложения, които включват протичане на електрически ток през тях; всеки контакт може да доведе до повреда и намаляване на производителността.

Изолационните свойства на алуминиевите междинни елементи ги правят безценни при проектирането на устройства за преобразуване на енергия, като например термоконвертори. Разстоянието под 10 mm между равнинните повърхности на електродите при повишени температури прави тези материали идеални, но намирането на материали, способни да запълнят тези празнини, без да създават нежелани топлинни потоци, остава предизвикателство.

Неотдавна изследователи от Университета на Пенсилвания разработиха междинни елементи от алуминиев оксид, които осигуряват едновременно ефективно разделяне на празнините и топлоизолация. Техните ALD междинни елементи от алуминиев оксид имат ефективна топлопроводимост от 5 миливата на квадратен метър на келвин; много по-ниска от изолационните продукти от аерогел. Освен това те могат да издържат на големи деформации на натиск извън равнината, без да се напукват при натоварване.

Алуминиевите дистанционни елементи са неразделна част от модификацията на много собственици на Lamborghini Huracan, тъй като помагат за разширяване на стойката на автомобила и му придават по-смел вид. Изработени са от високоякостен алуминий с тесни допуски, за да се гарантира превъзходна здравина и издръжливост - те могат да издържат дори на най-тежките условия на шофиране, като същевременно издържат на износване, без да нарушават целостта си.

Устойчивост на високи температури

Керамиката, която обикновено се състои от алуминиев оксид (Al2O3), се отличава с отлични свойства на електрическа устойчивост, устойчивост на износване, корозия и висока температура. Работейки безопасно до 1500 градуса по Целзий и издържайки на значителни механични натоварвания, без да се счупи, керамиката все повече се използва като високотемпературни изолатори и електрически компоненти в различни приложения.

При термичните преобразуватели на енергия ефективността на устройството може да се повиши чрез поддържане на малки разстояния между електродите. Един от практическите начини за постигане на тази цел е чрез термоизолиращи разделители; такива материали обаче често налагат значителни компресивни натоварвания и изискват големи дебелини за структурна поддръжка. Авторите са разработили алтернативен дистанционер, съставен от алуминиев оксид, който е тънък, но здрав, както и термоизолиращ; проектиран е да поддържа стабилни 3-8 mm разстояния между равнинни подложки, като същевременно поддържа компресионни натоварвания до 0,4-4 MPa и има ефективна топлопроводимост, по-малка от тази на аерогеловете.

Алуминиевите дистанционни елементи са произведени върху силициеви форми чрез изотропно ецване на повърхността с пари на XeF2 и нанасяне на слой от 1-2 микрометра алуминиев оксид, след което са проведени механични изпитвания на машина за изпитване на материали, за да се характеризират и да се покаже, че могат да издържат на сили на натиск до 1 MPa без съществени повреди, като същевременно показват отлична устойчивост на натиск извън равнината - което означава, че могат да издържат на деформации на топлинно разширение до 1%, без да се повредят.

Тези резултати показват, че алуминиево-циркониевият (ZTA) керамичен композит притежава изключителни показатели за якост, твърдост, дуктилност и топлоизолационни свойства. Тъй като този материал може да издържа на големи натискови напрежения, като същевременно предлага превъзходна устойчивост на натиск извън равнината и ниска топлопроводимост, той представлява отлично решение за много приложения, които изискват тази комбинация от свойства. Тези устройства могат да включват термоелектрически преобразуватели на енергия, компоненти, устойчиви на износване, и високопроизводителни електрически устройства като сензори и задвижващи механизми. Алуминиево-циркониевата керамика е подходяща за тези приложения поради комбинацията от превъзходните механични и електрически свойства на алуминия с химическата устойчивост, обработваемостта, износоустойчивостта и ниските нива на ерозия на циркония.

Висока устойчивост на корозия

Алуминиевите дистанционни елементи са леки и устойчиви на корозия, което ги прави идеални за много приложения. По-специално, техните високо изолационни качества помагат да се предотврати загубата на топлина между различни повърхности - нещо особено полезно в приложенията за електрически превозни средства, където положителните и отрицателните електроди иначе могат да се допрат един до друг и да предизвикат късо съединение, което поврежда батериите или затруднява работата на превозното средство. Разделителите предотвратяват това късо съединение, като държат положителните и отрицателните електроди на разстояние един от друг - по този начин се защитават както батериите, така и ефективността на превозните средства.

Световният пазар на алуминиеви дистанционни елементи може да бъде разделен на сегменти според вида, крайната употреба и региона. Пазарните сегменти за огъваеми и неогъваеми алуминиеви дистанционери се очаква да отчетат най-бърз съставен годишен ръст поради по-ниските си разходи и гъвкавост; от друга страна, неогъваемите дистанционери ще претърпят по-скъпо увеличение поради повишените изолационни свойства, които възпрепятстват растежа в сравнение с огъваемите. И накрая, алуминиевите дистанционери се разделят допълнително според крайната употреба на транспорт, строителство на сгради, машини и оборудване или други според крайната употреба, което предоставя допълнителни възможности по отношение на крайните употреби: транспорт срещу машини и оборудване.

Алуминиевите дистанционни елементи имат многобройни приложения в различни области. Механичните устройства, които работят при високи температури, се възползват от използването на алуминиеви дистанционни елементи за намаляване на триенето и вибрациите между съседни повърхности, докато те се използват и като електрически изолатори в електрическите превозни средства, за да разделят положителните и отрицателните заряди на батериите от контакт и създаване на къси съединения.

Металните дистанционни елементи могат също така да помогнат за предотвратяване на галваничната корозия между разнородни метали. При един тест се доказа, че алуминиев дистанционер, поставен между стоманени и магнезиеви компоненти за намаляване на галваничната корозия, има по-нисък корозионен потенциал от стоманения си аналог, като по този начин минимизира пиковия ток при галванични съединения.

Алуминиевите дистанционни елементи са естествено устойчиви на корозия и могат да издържат дори на екстремни условия на околната среда, както и на химическа стабилност - което ги прави отличен избор за промишлени продукти, които изискват устойчивост на износване и висока термична стабилност. Освен това тези дистанционери са неразтворими във вода, а в киселинни и алкални разтвори - съвсем слабо.

Висока топлопроводимост

Много устройства за преобразуване на енергия разчитат на изолационни микроструктури за разделяне на електродите, за да се намали паразитният топлинен поток и да се увеличи ефективността, за да се намали паразитният топлинен поток и да се оптимизира ефективността. Предишните подходи разчитаха на микроструктури с рядка или малка площ, които не бяха в състояние да издържат на значителни натискови напрежения поради огъване или повърхностна грапавост в неподдържания център на устройствата30; последните изследвания обаче показаха, че алуминиевите дистанционери могат ефективно да изолират и поддържат големи пролуки с микронамаление, които се срещат в термионови и термофотоволтаични устройства31.

Те постигат топлопроводимост във вакуум от едва 5 микровата на метър K-1, което е много по-ниско от това на аерогелите, като същевременно остават достатъчно здрави, за да издържат на натиск и да бъдат монтирани директно в електрод, осигурявайки изолация и поддръжка, необходими за високопроизводителни устройства за преобразуване на енергия. Тези резултати демонстрират как алуминиевите разделители могат да се произвеждат директно в електроди за високопроизводителни устройства за преобразуване на енергия.

Алуминият е естествен алуминиев оксид с химична формула Al3+ и O2-. Той се отличава с високи температури на топене, твърдост и устойчивост на въздействие от силни неорганични киселини, като ортофосфорна или флуороводородна киселина.

Тези качества превръщат алуминиевия оксид в идеален материал за използване във високоефективни приложения, включително за производство на електроенергия и ядрена енергия. Освен това неговата издръжливост го предпазва от повреди, дължащи се на удари, корозия или химическо въздействие.

Поради това свойство титановата сплав често се използва в контролните пръти на атомните електроцентрали и други инженерни части, които изискват изключителна издръжливост, включително протезни стави, които могат да бъдат подложени на интензивно износване. Тя също така служи като отличен избор на материал за компоненти за протезиране на коляното, които са подложени на често износване.

Умокряемостта и твърдостта на алуминиевата керамика я правят идеален материал за медицински импланти, като например тазобедрени протези, коленни стави и гръбначни дискове. Тяхната устойчивост на тежки условия, включително високи температури и излагане на химикали, помага да се гарантира, че те продължават да работят дори при трудни обстоятелства.

Разделителите за топлите ръбове намаляват топлопроводимостта в краищата на прозорците от изолационно стъкло, за да подобрят изолационните характеристики и да спестят енергия, като по този начин пестят ресурси. Swisspacer ULTIMATE на Vistaza има изключително ниска топлопроводимост от само 1mWm-1K-1, което значително намалява U-фактора и потреблението на енергия при прозорци и фасади; освен това предотвратява образуването на конденз и мухъл по ръбовете на прозорците за по-здравословна среда на живот.