Materiale neconductive electric dar conductive termic
Materialele neconductoare electric, dar cu conductivitate termică ridicată, sunt adesea ceramice sau compuși cu structuri cristaline care permit propagarea eficientă a fononilor (vibrații ale rețelei), în timp ce electronii rămân legați, prevenind conducția electrică. Iată o listă detaliată, inclusiv exemplele menționate și alte materiale similare:
1. Oxid de aluminiu (Al₂O₃)
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă largă, ~8,8 eV).
Conductivitate termică: 20–30 W/m·K (moderată).
Aplicații: Substrate electronice, componente izolante în încălzitoare, materiale refractare.
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă largă, ~8,8 eV).
Conductivitate termică: 20–30 W/m·K (moderată).
Aplicații: Substrate electronice, componente izolante în încălzitoare, materiale refractare.
2. Nitrură de aluminiu (AlN)
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă ~6,2 eV).
Conductivitate termică: 140–180 W/m·K (ridicată).
Aplicații: Disipatoare de căldură în microelectronică, module LED, circuite integrate de mare putere.
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă ~6,2 eV).
Conductivitate termică: 140–180 W/m·K (ridicată).
Aplicații: Disipatoare de căldură în microelectronică, module LED, circuite integrate de mare putere.
3. Oxid de beriliu (BeO)
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă ~10,6 eV).
Conductivitate termică: 250–330 W/m·K (foarte ridicată).
Aplicații: Componente pentru dispozitive cu microunde, echipamente nucleare.
Notă: Toxic la inhalare – utilizarea este restricționată.
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă ~10,6 eV).
Conductivitate termică: 250–330 W/m·K (foarte ridicată).
Aplicații: Componente pentru dispozitive cu microunde, echipamente nucleare.
Notă: Toxic la inhalare – utilizarea este restricționată.
4. Oxid de siliciu (SiO₂)
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă ~9 eV).
Conductivitate termică: ~1,4 W/m·K (scăzută).
Aplicații: Sticlă, izolație termică în semiconductorii, fibre optice.
Conductivitate electrică: Izolator (bandă interzisă ~9 eV).
Conductivitate termică: ~1,4 W/m·K (scăzută).
Aplicații: Sticlă, izolație termică în semiconductorii, fibre optice.
5. Diamant (C)
Conductivitate electrică: Izolator (cu excepția diamantului dopat).
Conductivitate termică: 900–2200 W/m·K (cea mai ridicată dintre materialele naturale).
Aplicații: Răcirea componentelor electronice, unelte de tăiere.
Conductivitate electrică: Izolator (cu excepția diamantului dopat).
Conductivitate termică: 900–2200 W/m·K (cea mai ridicată dintre materialele naturale).
Aplicații: Răcirea componentelor electronice, unelte de tăiere.
6. Nitrură de bor hexagonală (h-BN)
Conductivitate electrică: Izolator.
Conductivitate termică: 300–600 W/m·K (anizotropă – ridicată în plan).
Aplicații: Lubrifianți, substrate pentru dispozitive electronice, materiale antifricțiune.
Conductivitate electrică: Izolator.
Conductivitate termică: 300–600 W/m·K (anizotropă – ridicată în plan).
Aplicații: Lubrifianți, substrate pentru dispozitive electronice, materiale antifricțiune.
7. Nitrură de bor cubică (c-BN)
Conductivitate electrică: Izolator.
Conductivitate termică: ~750 W/m·K.
Aplicații: Prelucrarea materialelor dure, straturi protective.
Conductivitate electrică: Izolator.
Conductivitate termică: ~750 W/m·K.
Aplicații: Prelucrarea materialelor dure, straturi protective.
8. Arsenură de bor (BAs)
Conductivitate electrică: Izolator.
Conductivitate termică: Până la 1000 W/m·K (performanțe apropiate de diamant).
Aplicații: Cercetare în domeniul electronicii de înaltă performanță.
Conductivitate electrică: Izolator.
Conductivitate termică: Până la 1000 W/m·K (performanțe apropiate de diamant).
Aplicații: Cercetare în domeniul electronicii de înaltă performanță.
9. Carbură de siliciu (SiC)
Conductivitate electrică: Semiconductor (bandă interzisă ~3,3 eV), dar poate fi folosit ca izolator în anumite configurații.
Conductivitate termică: 120–270 W/m·K.
Aplicații: Dispozitive electronice de mare temperatură, componente pentru automobile electrice.
Explicație științifică:
Materialele neconductoare electric nu au electroni liberi, dar conduc căldura prin fononi (cuanti de vibrație ai rețelei cristaline). Structura ordonată a materialelor cristaline (ex.: AlN, diamant) permite propagarea eficientă a acestor vibrații, explicând conductivitatea termică ridicată.
Concluzie:
Aceste materiale sunt esențiale în aplicații unde este necesară izolarea electrică combinată cu disiparea eficientă a căldurii, cum ar fi electronica de putere, sistemele optoelectronice sau tehnologia spațială. În schimb, materiale precum metalele (ex.: cupru, argint) conduc și electric și termic datorită electronilor liberi.
Conductivitate electrică: Semiconductor (bandă interzisă ~3,3 eV), dar poate fi folosit ca izolator în anumite configurații.
Conductivitate termică: 120–270 W/m·K.
Aplicații: Dispozitive electronice de mare temperatură, componente pentru automobile electrice.
Explicație științifică:
Materialele neconductoare electric nu au electroni liberi, dar conduc căldura prin fononi (cuanti de vibrație ai rețelei cristaline). Structura ordonată a materialelor cristaline (ex.: AlN, diamant) permite propagarea eficientă a acestor vibrații, explicând conductivitatea termică ridicată.
Concluzie:
Aceste materiale sunt esențiale în aplicații unde este necesară izolarea electrică combinată cu disiparea eficientă a căldurii, cum ar fi electronica de putere, sistemele optoelectronice sau tehnologia spațială. În schimb, materiale precum metalele (ex.: cupru, argint) conduc și electric și termic datorită electronilor liberi.
Comments
Post a Comment