Alumiinioksidivälikappaleita käytetään monilla teollisuudenaloilla.

Alumiinioksidivälikappaleet on valmistettu korkealaatuisesta keramiikasta. Nämä vahvat mutta hauraat välikappaleet kestävät jopa 1400 F:n lämpötiloja murtumatta, korroosionkestävyys ja lämmönjohtavuus ovat erinomaisia ominaisuuksia - näiden ominaisuuksien ansiosta alumiinioksidivälikappaleet ovat hyödyllisiä monissa teollisissa sovelluksissa, joissa on noudatettava tarkkoja pituusmittauksia. Ne voidaan jopa porata, hioa tai jyrsiä tarkasti.

Korkea lujuus

Keraamisia välikappaleita käytetään yleisesti eri teollisuudenaloilla niiden erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien ja lämmönkestävyyden ansiosta, ja ne tarjoavat tasapainoisen yhdistelmän lujuutta ja joustavuutta, minkä ansiosta ne soveltuvat sovelluksiin, joissa komponentteja on puristettava tai laajennettava samanaikaisesti. Lisäksi nämä pitkäikäiset välikappaleet on suunniteltu kestämään pitkään äärimmäisissä lämpötiloissa, kemikaaliympäristöissä tai ankarissa olosuhteissa - unohtamatta sitä, että ne ovat erittäin kustannustehokkaita!

Alumiinioksidi on erittäin luja materiaali, jolla on erittäin korkea lujuus-painosuhde, ja sitä käytetään usein sovelluksissa, jotka vaativat suurta kulutuskestävyyttä, kuten pinnoitteissa, keraamisissa tiivisteissä ja laakereissa. Alumiinioksidi kestää hyvin korkeita lämpötiloja ja se on helppo työstää tarkkoihin mittoihin laakereissa tai pinnoitteissa käytettäväksi; lisäksi se kestää myös korroosiota ja hapettumista.

Alumiinin lujuus tekee siitä myös erinomaisen materiaalin välikappaleiden valmistukseen, mikä on elektroniikkateollisuudessa välttämätöntä. Nämä pienet pyöreät esineet estävät kahta komponenttia joutumasta kosketuksiin toistensa kanssa kokoonpanon aikana - tämä on erityisen tärkeää huipputekniikan sovelluksissa, joissa sähkövirta kulkee komponenttien läpi; mikä tahansa kosketus voi johtaa vaurioihin ja suorituskyvyn heikkenemiseen.

Alumiinioksidivälikappaleiden eristysominaisuudet tekevät niistä korvaamattoman arvokkaita suunniteltaessa energiamuuntolaitteita, kuten termomuuntimia. Niiden alle 10 mm:n etäisyys tasomaisten elektrodipintojen välillä korotetuissa lämpötiloissa tekee näistä materiaaleista ihanteellisia, mutta on edelleen haastavaa löytää materiaaleja, jotka pystyvät täyttämään nämä aukot aiheuttamatta ei-toivottua lämpövirtausta.

Pennsylvanian yliopiston tutkijat kehittivät hiljattain alumiinioksidivälikappaleet, jotka tarjoavat sekä tehokkaan rakoerotuksen että lämmöneristyksen. Heidän ALD-alumiinioksidivälikappaleidensa tehokas lämmönjohtavuus oli 5 milliwattia neliömetrillä kelviniä kohti, mikä on paljon alhaisempi kuin aerogeelieristystuotteiden. Lisäksi ne kestivät suuria tasosta ulospäin suuntautuvia puristusjännityksiä ilman, että ne halkeilivat rasituksessa.

Alumiinioksidivälikkeet ovat monille Lamborghini Huracanin omistajille olennainen muutos, sillä ne auttavat laajentamaan ajoneuvon asentoa ja antamaan sille rohkeamman ulkonäön. Ne on valmistettu erittäin lujasta alumiinista, jossa on tiukat toleranssit, jotka takaavat erinomaisen lujuuden ja kestävyyden - ne kestävät kovimmissakin ajoympäristöissä ja kestävät samalla kulumista ilman, että niiden eheys heikkenee.

Korkean lämpötilan kestävyys

Keramiikka, joka koostuu tyypillisesti alumiinioksidista (Al2O3), on erinomainen sähkö-, kulutus-, korroosio- ja korkean lämpötilan kestävyysominaisuuksiltaan. Keraamit toimivat turvallisesti jopa 1500 asteen lämpötilassa ja kestävät samalla huomattavaa mekaanista rasitusta rikkoutumatta, ja niitä käytetään yhä useammin korkean lämpötilan eristeinä ja sähkökomponentteina eri sovelluksissa.

Termionienergiamuuntimissa laitteen hyötysuhdetta voidaan parantaa pitämällä elektrodien välit pieninä. Yksi käytännöllinen tapa saavuttaa tämä tavoite on lämpöeristävät välikappaleet; tällaiset materiaalit aiheuttavat kuitenkin usein huomattavia puristuskuormia ja vaativat paksuja rakenteellisia tukia. Kirjoittajat ovat kehittäneet vaihtoehtoisen alumiinioksidista koostuvan välikappaleen, joka on ohut mutta vahva sekä lämpöeristävä; se on suunniteltu ylläpitämään vankka 3-8 mm:n väli tasomaisten substraattien välillä ja tukemaan jopa 0,4-4 MPa:n puristusjännityksiä, mutta sen tehokas lämmönjohtavuus on pienempi kuin aerogeelien.

Alumiinioksidivälikappaleet valmistettiin piimuottiin käyttämällä pinnan isotrooppista syövyttämistä XeF2-höyryllä ja 1-2 mikrometrin kokoisen alumiinioksidikerroksen kerrostamista, minkä jälkeen tehtiin mekaanisia testejä materiaalitestauskoneella niiden karakterisoimiseksi ja osoitettiin, että ne kestävät jopa 1 MPa:n puristusvoimia ilman merkittäviä vaurioita ja että ne kestävät erinomaisesti myös tasosta ulospäin suuntautuvaa puristuskestävyyttä, mikä tarkoittaa, että ne kestävät jopa 1%:n lämpölaajenemisjännityksiä ilman, että ne eivät vaurioidu.

Nämä tulokset osoittavat, että alumiinioksidi-zirkoniumoksidikomposiitilla (ZTA) on erinomaiset lujuus-, jäykkyys-, sitkeys- ja lämmöneristysominaisuudet. Koska tämä materiaali kestää suuria puristusjännityksiä ja tarjoaa samalla erinomaisen tasosta poikkeavan puristuskestävyyden ja alhaisen lämmönjohtavuuden, se on erinomainen ratkaisu moniin sovelluksiin, jotka vaativat tätä ominaisuuksien yhdistelmää. Tällaisia laitteita voivat olla esimerkiksi lämpösähköiset energiamuuntimet, kulutusta kestävät komponentit ja korkean suorituskyvyn sähkölaitteet, kuten anturit ja toimilaitteet. Alumiinioksidi-sirkoniumoksidikeramiikka soveltuu hyvin näihin sovelluksiin, koska siinä yhdistyvät alumiinioksidin ylivoimaiset mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet sekä zirkoniumoksidin kemiallinen kestävyys, työstettävyys, kulutuskestävyys ja alhainen eroosiotaso.

Korkea korroosionkestävyys

Alumiiniset välikappaleet ovat kevyitä ja korroosionkestäviä, joten ne soveltuvat erinomaisesti moniin sovelluksiin. Erityisesti niiden hyvin eristävät ominaisuudet auttavat estämään lämpöhäviöitä eri pintojen välillä, mikä on erityisen hyödyllistä sähköajoneuvosovelluksissa, joissa positiiviset ja negatiiviset elektrodit saattavat muuten koskettaa toisiaan ja aiheuttaa oikosulun, joka vahingoittaa akkuja tai heikentää ajoneuvon suorituskykyä. Välikappaleet estävät tämän oikosulun pitämällä positiiviset ja negatiiviset elektrodit erillään toisistaan ja suojaavat näin sekä akkuja että ajoneuvojen suorituskykyä.

Alumiinivälikappaleiden maailmanmarkkinat voidaan jakaa segmentteihin tyypin, loppukäytön ja alueen mukaan. Taivutettavien ja taivuttamattomien alumiinivälikappaleiden markkinasegmenttien ennustetaan kokevan nopeimman yhdistetyn vuotuisen kasvun niiden alhaisempien kustannusten ja monipuolisuuden vuoksi; toisaalta taivuttamattomien välikappaleiden kustannukset kasvavat kalliimmin niiden lisääntyneiden eristysominaisuuksien vuoksi, jotka haittaavat kasvua taivutettaviin välikappaleisiin verrattuna. Alumiiniset välilevyt jaetaan edelleen loppukäytön mukaan kuljetukseen, talonrakentamiseen, koneiden ja laitteiden käyttöön tai muihin loppukäytön mukaan, mikä tarjoaa lisämahdollisuuksia loppukäytön osalta: kuljetus vs. koneet ja laitteet.

Alumiinisilla välikappaleilla on monia sovelluksia eri aloilla. Korkeissa lämpötiloissa toimivat mekaaniset laitteet hyötyvät alumiinivälikappaleiden käytöstä, sillä ne vähentävät vierekkäisten pintojen välistä kitkaa ja tärinää, ja niitä käytetään myös sähköeristeinä sähköajoneuvoissa erottamaan positiiviset ja negatiiviset akkuvaraukset toisistaan, jotta ne eivät joutuisi kosketuksiin ja aiheuttaisi oikosulkuja.

Metalliset välikappaleet voivat myös auttaa estämään erilaisten metallien välistä galvaanista korroosiota. Kuten eräässä testissä osoitettiin, teräs- ja magnesiumkomponenttien väliin galvaanisen korroosion vähentämiseksi sijoitetulla alumiinisella välikappaleella oli alhaisempi korroosiopotentiaali kuin sen teräksisellä vastineella, mikä minimoi huippuvirran galvaanisissa liitoskohdissa.

Alumiiniset välikappaleet ovat luonnostaan korroosionkestäviä ja kestävät äärimmäisiäkin ympäristöolosuhteita sekä ovat kemiallisesti vakaita, joten ne ovat erinomainen valinta teollisuustuotteisiin, joissa vaaditaan kulutuskestävyyttä ja suurta lämpöstabiilisuutta. Lisäksi nämä välikappaleet ovat liukenemattomia veteen ja vain vähän happamiin ja emäksisiin liuoksiin.

Korkea lämmönjohtavuus

Monet energiamuuntolaitteet perustuvat eristäviin mikrorakenteisiin elektrodien erottamiseksi toisistaan loislämpövirran vähentämiseksi ja tehokkuuden maksimoimiseksi, jotta loislämpövirta minimoitaisiin ja tehokkuus optimoitaisiin. Aiemmat lähestymistavat tukeutuivat harvoihin tai pienialaisiin mikrorakenteisiin, jotka eivät pystyneet kestämään merkittäviä puristusjännityksiä, jotka johtuivat keulan tai pinnan karheuden aiheuttamasta kumartumisesta laitteiden tukemattomassa keskipisteessä30; viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että alumiinioksidivälikappaleet voivat tehokkaasti eristää ja tukea lämpö- ja lämpöfotosähkölaitteissa esiintyviä suuria mikronin mittakaavan aukkoja31.

Niiden lämmönjohtavuus tyhjiössä on vain 5 mikrowattia per metri K-1, mikä on paljon vähemmän kuin aerogeeleillä, mutta ne ovat silti riittävän kestäviä kestämään puristusjännityksiä ja ne voidaan koota suoraan elektrodiin, jolloin ne tarjoavat eristyksen ja tuen, jota tarvitaan korkean suorituskyvyn energiamuuntolaitteissa. Nämä tulokset osoittavat, miten alumiinioksidivälikerroksia voidaan valmistaa suoraan elektrodeiksi korkean suorituskyvyn energiamuuntolaitteita varten.

Alumiinioksidi on luonnollinen alumiinioksidi, jonka kemiallinen kaava on Al3+ ja O2-. Sillä on korkeat sulamispisteet, kovuus ja se kestää vahvojen epäorgaanisten happojen, kuten ortofosfori- tai fluorivetyhapon, vaikutusta.

Näiden ominaisuuksien ansiosta alumiinioksidi on ihanteellinen materiaali käytettäväksi korkean suorituskyvyn sovelluksissa, kuten sähkövoiman tuotannossa ja ydinenergian tuotannossa. Lisäksi sen kestävyys suojaa sitä iskuista, korroosiosta tai kemiallisesta altistumisesta aiheutuvilta vaurioilta.

Tämän ominaisuuden vuoksi titaaniseosta käytetään usein ydinvoimaloiden ohjaussauvoissa ja muissa teknisissä osissa, jotka vaativat äärimmäistä kestävyyttä, mukaan lukien proteesinivelet, jotka voivat kulua paljon. Titaani on myös erinomainen materiaalivalinta polviproteesin osissa, jotka kuluvat usein.

Alumiinikeraamit ovat kostutettavuutensa ja kovuutensa ansiosta ihanteellinen materiaali lääketieteellisiin implantteihin, kuten lonkkaproteeseihin, polviniveliin ja selkärangan levyihin. Niiden kestävyys vaativissa ympäristöissä, kuten korkeissa lämpötiloissa ja kemikaalialtistuksessa, auttaa varmistamaan, että ne toimivat vaikeissakin olosuhteissa.

Lämpimät reunavälikappaleet vähentävät lämmönjohtavuutta eristyslasi-ikkunoiden reunoilla parantaakseen eristyskykyä ja säästääkseen energiaa, mikä säästää resursseja. Vistan Swisspacer ULTIMATEn poikkeuksellisen alhainen lämmönjohtavuus on vain 1 mWm-1K-1, mikä pienentää merkittävästi U-kerrointa ja energiankulutusta ikkunoissa ja julkisivuissa; lisäksi se estää kondenssiveden ja homeen kasvua ikkunan reunoilla, mikä parantaa asuinympäristöä.