2020-ban konzultáltam egy repülőgép-alkatrész-gyártóval, amely a repüléselektronikai házak hőkezelésével küszködött. Alumínium hűtőbordáik elektromágneses interferenciát okoztak, míg a polimer kompozitok nem bírták a hőciklust. Átváltottuk őket az NBRAM csillámkerámia kompozit alkatrészére, és az eredmények átalakulóak voltak – hirtelen olyan anyaguk volt, amely tökéletes elektromos szigetelést, kiváló hőelvezetést biztosított, és ellenáll a repülési környezet brutális hősokkjainak. A mérnöki csapat azt mondta, hogy az első évben 87%-kal csökkentették az alkatrészek meghibásodását. Ha olyan hőkezelési problémákkal küzd, amelyeknél az elektromos leválasztás kritikus fontosságú, itt az ideje, hogy olyan forrást szerezzen be, amely valóban minden fronton teljesít.
Tudja, azután, hogy húsz éven át a hőkezelési rémálmokkal küzdöttem minden iparágban, az űrkutatástól a fogyasztói elektronikáig, rájöttem, hogy a legtöbb kompozit anyag ígéri a világot, de kompromisszumot ad. Vagy jól szigetelnek, de nem bírják a hőt, vagy kezelik a hőt, de elektromos problémákat okoznak. Az NBRAM csillám-kerámia kompozit alkatrésze más – azon ritka anyagok közé tartozik, amelyek a szokásos kompromisszumok nélkül a legjobbat nyújtják mindkét világból. A természetes csillám biztosítja az elektromos szigetelést, míg a kerámia mátrix kezeli a hőkezelést, olyan szinergiát hozva létre, amely minden mást a piacon felülmúl. Ez az a fajta alkatrész, amitől a mérnökök jobban alszanak éjszaka, tudván, hogy terveik nem fognak meghibásodni az anyagi korlátok miatt.
Ez teszi ezeket a kompozit alkatrészeket az extrém körülményeknek ellenállóvá: -60°C és 950°C közötti folyamatos üzemi hőmérséklet-tartomány, hőlökésállóság, amely lehetővé teszi a gyors váltást a szélsőségek között repedés vagy leválás nélkül. A dielektromos szilárdság a vastagságtól függően 15-25 kV/mm között marad, a térfogati ellenállás pedig folyamatosan 10^14 Ω•cm feletti, még hosszan tartó magas hőmérsékletnek való kitettség után is. A csillámkerámia kompozit rész 1,5-2,5 W/m•K hővezető képességet ér el, ami elegendő a hatékony hőkezeléshez, miközben megőrzi a kiváló elektromos szigetelést. 0,5 mm és 25 mm közötti vastagságban kapható, egyedi összetétellel, hogy optimalizálja a hőteljesítményt vagy a dielektromos szilárdságot bizonyos alkalmazásokhoz.
Az NBRAM-nál végzett legutóbbi gyári bejárásom során igazán lenyűgözött a csillám-kerámia kompozit alkatrészek gyártására szolgáló szabadalmaztatott együttégetési eljárásuk. Nem csak csillámot és kerámiaport kevernek össze – olyan réteges megközelítést fejlesztettek ki, amelyben a csillámlemezkék a felülettel párhuzamosan helyezkednek el, ami lényegében természetes akadályt képez az elektromos nyomkövetés ellen. Minden tétel CT-vizsgálaton esik át, hogy ellenőrizzék a teljesítményt veszélyeztető mikroüregeket vagy delaminációt. Kerámia összetételük speciális adalékanyagokat tartalmaz, amelyek megfelelnek a csillám hőtágulási együtthatójának, megakadályozva a legtöbb kompozit anyagot sújtó feszültségi repedéseket. Láttam, ahogy egy teljes gyártási sorozatot visszautasítottak, mert a csillámbeállítás mindössze 2 fokkal elromlott – ez az a fajta minőség-ellenőrzés, ami miatt ezek az alkatrészek évtizedekig kitartanak.
Tavaly egy elektromos járműgyártónál volt ez a rémálom projektünk – az akkumulátor-kezelő rendszerük meghibásodott a cellák közötti hőkifutás miatt. A meglévő szigetelőanyagok vagy nem bírták a hőt, vagy elektromos szivárgási utakat hoztak létre. Az NBRAM csillám-kerámia kompozit alkatrészének cellák közötti szigetelésként való felszerelése olyan volt, mint egy kapcsoló megfordítása – hirtelen tökéletes hőkezelést és elektromos szigetelést kaptak egy anyagban. Az autóipari mérnökök elmondták, hogy 15%-kal növelték az akkumulátorcsomag sűrűségét, mert a cellákat közelebb tudták helyezni egymáshoz a hőterjedés kockázata nélkül. Ezek a kompozitok elengedhetetlenek a teljesítményelektronikához, a nagyfeszültségű gyűjtősínekhez, a félvezetőgyártó berendezésekhez és minden olyan alkalmazáshoz, ahol hőkezelésre és elektromos leválasztásra is szükség van egyetlen, megbízható alkatrészben.
