Aluminiumoxid-Abstandshalter werden in einer Vielzahl von Branchen verwendet

Abstandshalter aus Aluminiumoxid werden aus hochwertiger Keramik hergestellt. Diese starken, aber dennoch spröden Abstandshalter können Temperaturen von bis zu 1.400 Grad Celsius standhalten, ohne zu brechen. Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit sind hervorragende Eigenschaften, die Abstandshalter aus Aluminiumoxid in einer Reihe von industriellen Anwendungen nützlich machen, bei denen präzise Längenmessungen durchgeführt werden müssen. Sie können sogar präzise gebohrt, geschliffen oder gefräst werden.

Hohe Festigkeit

Keramische Abstandshalter werden aufgrund ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und ihrer Hitzebeständigkeit in allen Industriezweigen eingesetzt. Sie bieten eine ausgewogene Mischung aus Festigkeit und Flexibilität und eignen sich daher für Anwendungen, bei denen Komponenten gleichzeitig komprimiert oder expandiert werden müssen. Darüber hinaus sind diese langlebigen Abstandshalter für eine lange Lebensdauer bei extremen Temperaturen, in einer chemischen Umgebung oder unter rauen Bedingungen ausgelegt - und nicht zu vergessen, sie sind extrem kostengünstig!

Aluminiumoxid ist ein äußerst robustes Material mit einem extrem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, das häufig für Anwendungen verwendet wird, die eine hohe Verschleißfestigkeit erfordern, wie Beschichtungen, Keramikdichtungen und Lager. Aluminiumoxid kann sehr hohen Temperaturen standhalten und lässt sich für die Verwendung in Lagern oder Beschichtungen leicht in präzise Abmessungen zerspanen; außerdem ist es korrosions- und oxidationsbeständig.

Die Festigkeit von Aluminium macht es auch zu einem ausgezeichneten Material für die Herstellung von Abstandshaltern, die in der Elektronikindustrie unerlässlich sind. Diese kleinen runden Objekte dienen dazu, zu verhindern, dass zwei Komponenten bei der Montage miteinander in Kontakt kommen - besonders wichtig bei Hightech-Anwendungen, bei denen elektrischer Strom durch sie fließt; jeder Kontakt kann zu Schäden und Leistungseinbußen führen.

Die isolierenden Eigenschaften von Aluminiumoxid-Abstandshaltern sind von unschätzbarem Wert bei der Entwicklung von Energieumwandlungsgeräten wie thermischen Konvertern. Mit einem Abstand von weniger als 10 mm zwischen den planaren Elektrodenoberflächen bei hohen Temperaturen sind diese Materialien ideal, doch ist es nach wie vor schwierig, Materialien zu finden, die diese Lücken füllen können, ohne einen unerwünschten Wärmefluss zu erzeugen.

Kürzlich haben Forscher der University of Pennsylvania Abstandshalter aus Aluminiumoxid entwickelt, die sowohl eine wirksame Spaltentrennung als auch eine Wärmedämmung bieten. Ihre ALD-Abstandshalter aus Aluminiumoxid hatten eine effektive Wärmeleitfähigkeit von 5 Milliwatt pro Quadratmeter und Kelvin; das ist viel niedriger als bei Aerogel-Isolationsprodukten. Außerdem konnten sie großen Druckbelastungen außerhalb der Ebene standhalten, ohne unter der Belastung zu brechen.

Aluminiumoxid-Abstandshalter sind für viele Lamborghini Huracan-Besitzer eine wesentliche Modifikation, da sie dazu beitragen, den Stand des Fahrzeugs zu verbreitern und ihm ein kühneres Aussehen zu verleihen. Gefertigt aus hochfestem Aluminium mit engen Toleranzen, um überlegene Festigkeit und Haltbarkeit zu garantieren - sie können selbst den härtesten Fahrbedingungen standhalten, während sie Verschleiß und Abnutzung standhalten, ohne ihre Integrität zu beeinträchtigen.

Hohe Temperaturbeständigkeit

Keramik, die in der Regel aus Aluminiumoxid (Al2O3) besteht, zeichnet sich durch hervorragende elektrische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit aus. Da sie bis zu 1500 Grad Celsius sicher funktionieren und gleichzeitig erheblichen mechanischen Belastungen standhalten, ohne zu brechen, werden Keramiken zunehmend als Hochtemperaturisolatoren und elektrische Komponenten in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.

Bei thermionischen Energiewandlern kann die Effizienz der Geräte durch kleine Abstände zwischen den Elektroden verbessert werden. Ein praktischer Weg, dieses Ziel zu erreichen, sind thermisch isolierende Abstandshalter; solche Materialien sind jedoch oft mit erheblichen Druckbelastungen verbunden und erfordern große Dicken für die strukturelle Unterstützung. Die Autoren haben einen alternativen Abstandshalter aus Aluminiumoxid entwickelt, der dünn, aber dennoch stark und thermisch isolierend ist. Er ist so konzipiert, dass er robuste 3-8 mm große Abstände zwischen ebenen Substraten aufrechterhält und gleichzeitig Druckbelastungen von bis zu 0,4-4 MPa aushält, während seine effektive Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die von Aerogelen.

Aluminiumoxid-Abstandshalter wurden auf Siliziumformen durch isotropes Ätzen der Oberfläche mit XeF2-Dampf und Aufbringen einer 1-2 Mikrometer dicken Aluminiumoxidschicht hergestellt. Anschließend wurden mechanische Tests auf einer Materialprüfmaschine durchgeführt, um die Abstandshalter zu charakterisieren und zu zeigen, dass sie Druckkräften bis zu 1 MPa ohne wesentliche Beschädigung standhalten und gleichzeitig eine hervorragende Druckfestigkeit außerhalb der Ebene aufweisen - das heißt, sie können thermischen Ausdehnungen von bis zu 1% standhalten, ohne zu versagen.

Diese Ergebnisse zeigen, dass ein Keramikverbundwerkstoff aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid (ZTA) hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit, Steifigkeit, Verformbarkeit und Wärmedämmung aufweist. Da dieses Material großen Druckspannungen standhalten kann und gleichzeitig eine hervorragende Druckfestigkeit außerhalb der Ebene und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist es eine hervorragende Lösung für viele Anwendungen, die diese Kombination von Eigenschaften erfordern. Dazu gehören thermoelektrische Energiewandler, abriebfeste Komponenten und elektrische Hochleistungsgeräte wie Sensoren und Aktoren. Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Keramik ist für diese Anwendungen gut geeignet, da sie die überlegenen mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Aluminiumoxid mit der chemischen Beständigkeit, der Bearbeitbarkeit, der Verschleißfestigkeit und dem geringen Erosionsgrad von Zirkoniumoxid kombiniert.

Hohe Korrosionsbeständigkeit

Abstandshalter aus Aluminium sind leicht und korrosionsbeständig, was sie für viele Anwendungen ideal macht. Insbesondere tragen ihre hochisolierenden Eigenschaften dazu bei, Wärmeverluste zwischen verschiedenen Oberflächen zu verhindern. Dies ist besonders hilfreich bei Anwendungen in Elektrofahrzeugen, bei denen sich positive und negative Elektroden sonst berühren und einen Kurzschluss verursachen könnten, der die Batterien beschädigt oder die Leistung des Fahrzeugs beeinträchtigt. Abstandshalter verhindern diesen Kurzschluss, indem sie die positiven und negativen Elektroden auseinander halten und so sowohl die Batterien als auch die Leistung der Fahrzeuge schützen.

Der globale Markt für Aluminium-Abstandhalter kann in Segmente nach Typ, Endanwendung und Region unterteilt werden. Die Marktsegmente für biegsame und nicht biegsame Aluminium-Abstandhalter werden aufgrund ihrer geringeren Kosten und ihrer Vielseitigkeit voraussichtlich das schnellste durchschnittliche jährliche Wachstum erfahren; auf der anderen Seite werden nicht biegsame Abstandhalter aufgrund ihrer erhöhten Isolationseigenschaften, die das Wachstum im Vergleich zu biegsamen Abstandhaltern behindern, einen höheren Kostenanstieg erfahren. Schließlich werden Aluminium-Abstandhalter weiter nach Endverwendung in Transport, Bauwesen, Maschinen- und Anlagenbau oder andere Endverwendungen unterteilt, die weitere Möglichkeiten in Bezug auf die Endverwendungen bieten: Transport versus Maschinen- und Anlagenbau

Abstandshalter aus Aluminium werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. Mechanische Geräte, die bei hohen Temperaturen arbeiten, profitieren von der Verwendung von Aluminium-Abstandhaltern, um Reibung und Vibrationen zwischen benachbarten Oberflächen zu verringern. Sie werden auch als elektrische Isolatoren in Elektrofahrzeugen verwendet, um positive und negative Batterieladungen davon zu trennen, dass sie in Kontakt kommen und Kurzschlüsse entstehen.

Metallische Abstandshalter können auch dazu beitragen, galvanische Korrosion zwischen ungleichen Metallen zu verhindern. Ein Test hat gezeigt, dass ein Aluminium-Abstandhalter, der zur Verringerung der galvanischen Korrosion zwischen Stahl- und Magnesiumbauteilen angebracht wurde, ein geringeres Korrosionspotenzial aufweist als sein Gegenstück aus Stahl, wodurch der Spitzenstrom an galvanischen Übergängen minimiert wird.

Aluminium-Abstandhalter sind von Natur aus korrosionsbeständig und können selbst extremen Umweltbedingungen standhalten. Außerdem sind sie chemisch stabil, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Industrieprodukte macht, bei denen Abriebfestigkeit und hohe thermische Stabilität gefragt sind. Darüber hinaus sind diese Abstandshalter in Wasser unlöslich, während sie in sauren und alkalischen Lösungen nur wenig löslich sind.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Viele Energieumwandlungsgeräte verlassen sich auf isolierende Mikrostrukturen zur Trennung der Elektroden, um den parasitären Wärmefluss zu verringern und den Wirkungsgrad zu maximieren, um den parasitären Wärmefluss zu minimieren und den Wirkungsgrad zu optimieren. Frühere Ansätze stützten sich auf spärliche oder kleinflächige Mikrostrukturen, die aufgrund von Verkrümmungen oder Oberflächenrauhigkeit in der freitragenden Mitte der Geräte keinen nennenswerten Druckspannungen standhalten konnten30. Jüngste Forschungen haben jedoch gezeigt, dass Abstandshalter aus Aluminiumoxid große Lücken im Mikrometerbereich, wie sie in thermionischen und thermophotovoltaischen Geräten vorkommen, wirksam isolieren und stützen können31.

Sie erreichen im Vakuum eine Wärmeleitfähigkeit von nur 5 Mikrowatt pro Meter K-1 und sind damit weitaus geringer als Aerogele. Gleichzeitig sind sie robust genug, um Druckbelastungen standzuhalten und direkt in eine Elektrode eingebaut zu werden, die sowohl die Isolierung als auch die für Hochleistungs-Energieumwandlungsgeräte erforderliche Unterstützung bietet. Diese Ergebnisse zeigen, wie Abstandshalter aus Aluminiumoxid direkt zu Elektroden für Hochleistungs-Energieumwandlungsgeräte verarbeitet werden können.

Tonerde ist ein natürliches Aluminiumoxid mit der chemischen Formel Al3+ und O2-. Es zeichnet sich durch einen hohen Schmelzpunkt, Härte und Widerstandsfähigkeit gegen starke anorganische Säuren wie Orthophosphor- oder Flusssäure aus.

Diese Eigenschaften machen Tonerde zu einem idealen Material für Hochleistungsanwendungen, einschließlich der Stromerzeugung und der Kernenergieproduktion. Darüber hinaus schützt es durch seine Langlebigkeit vor Schäden durch Stöße, Korrosion oder chemische Einflüsse.

Aufgrund dieser Eigenschaft wird die Titanlegierung häufig in Steuerstäben von Kernkraftwerken und anderen technischen Teilen verwendet, die extrem haltbar sein müssen, darunter auch Gelenkprothesen, die einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Es eignet sich auch hervorragend als Material für Knieprothesenkomponenten, die häufigem Verschleiß ausgesetzt sind.

Die Benetzbarkeit und Härte von Aluminiumoxid-Keramik macht sie zum idealen Material für medizinische Implantate wie Hüftprothesen, Kniegelenke und Bandscheiben. Ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Umgebungsbedingungen, einschließlich hoher Temperaturen und chemischer Belastung, trägt dazu bei, dass sie auch unter schwierigen Bedingungen weiter funktionieren.

Warme Randabstandshalter reduzieren die Wärmeleitfähigkeit an den Rändern von Isolierglasfenstern, um die Dämmleistung zu verbessern und Energie zu sparen, wodurch Ressourcen geschont werden. Der Swisspacer ULTIMATE von Vistaza hat eine außergewöhnlich niedrige Wärmeleitfähigkeit von nur 1mWm-1K-1, was den U-Faktor und den Energieverbrauch von Fenstern und Fassaden deutlich senkt; außerdem verhindert er Kondensation und Schimmelbildung an den Fensterkanten für ein gesünderes Wohnumfeld.