Introducción
El nitruro de boro pirolítico (PBN) y el grafito pirolítico (PG) han cobrado protagonismo en la funcionalidad de las aplicaciones de alta temperatura. Esto se debe a que se han identificado como los más eficaces. materiales refractarios Para altas temperaturas. En este artículo, aprenderá sobre PBN y PG, sus diferencias, su aplicación práctica y la viabilidad de este negocio si le interesa este sector.
Diferencia entre el nitruro de boro pirolítico (PBN) y el grafito pirolítico (PG)
PBN/PG
El nitruro de boro pirolítico es un material cerámico de alta calidad producido mediante deposición química en fase de vapor. A veces se le denomina nitruro de boro depositado en fase de vapor, más comúnmente conocido como PBN. Por otro lado, el grafito pirolítico es un grafito especial que se produce mediante la descomposición de hidrocarburos gaseosos a temperaturas extremadamente altas en un horno de vacío.
Apariencia, resistencia y otras propiedades
El PBN tiene un aspecto naranja o marfil. Su densidad es de 2,15 g/cm³ y su superficie es muy lisa y sin poros. El compuesto es inodoro y presenta una estructura resbaladiza. Además, la resistencia a la tracción que define a este material refractario es de 153,84 N/mm² y su módulo elástico es de 235690 N/mm², con una rigidez dieléctrica de 56 kV/mm² a temperatura ambiente. Este compuesto cerámico no se agrieta fácilmente con los cambios de temperatura gracias a su adecuada resistencia al choque térmico.
Más aún, la resistencia del PBN aumenta con el aumento de la temperatura hasta alcanzar los 2473 °K. Cuando la temperatura sube a 3273 °K, el compuesto de nitruro de boro pirolítico se desintegra en boro y nitruro.
Figura 1: Nitruro de boro pirolítico (PBN)
El PG tiene un aspecto sólido negro y puede presentarse en forma de disco, lámina o placa. Tiene una resistencia máxima a la tracción de 200 MPa. Además, su densidad se encuentra entre 1,30 y 2,265 g/cm³. También presenta una conductividad térmica perpendicular de 80 W/m·K.
Además, el PG puede soportar una expansión térmica de hasta 20 µm/m·°C. Su resistividad eléctrica perpendicular se encuentra entre 0,15 y 0,25 Ω·cm. Por lo tanto, su resistencia última a la compresión, flexión y tensión aumenta con el aumento de la temperatura.
Fig. 2: Grafito pirolítico (PG)
Aplicación de nitruro de boro pirolítico (PBN) y grafito pirolítico en entornos de alta temperatura
Electrónica de alta potencia
Las PBN están compuestas por nanocompuestos de matriz cerámica, lo que las hace idóneas para el aislamiento eléctrico. Esto les permite funcionar a altas temperaturas sin degradarse. Por lo tanto, son ideales para garantizar la estabilidad de la generación de energía térmica extrema.
Por otro lado, la función del PG en la electrónica de alta energía es la de un disipador de calor. Disipa eficazmente el calor generado por los componentes eléctricos para garantizar una fiabilidad y un funcionamiento prolongados.
Fabricación de semiconductores
La PBN y el PG también desempeñan un papel importante en la industria de los semiconductores. El crecimiento de cristales en semiconductores se mejora mediante... Crisol PBN Gracias a sus propiedades puras y a su capacidad para garantizar la estabilidad térmica, los componentes electrónicos funcionan de forma óptima gracias a la ausencia de contaminación.
El calentamiento uniforme en el proceso de fabricación de obleas de semiconductores es función del grafito pirolítico altamente orientado (HOPG). Esta función garantiza el proceso de fabricación de semiconductores.
Fig. 3: Crisol PBN
Componentes del reactor nuclear
El material cerámico refractario presente en el PBN y el PG les permite resistir condiciones extremas de radiación y calor. El PG, en particular, presenta una alta estabilidad, lo que lo convierte en un material adecuado para el diseño de núcleos de reactores. Por el contrario, las propiedades de aislamiento térmico y estabilidad química del PBN garantizan la seguridad y la eficiencia de los componentes del reactor.
Ingeniería aeroespacial
Los compuestos cerámicos de nitruro de boro pirolítico y grafito pirolítico altamente ordenado les permiten soportar temperaturas extremadamente altas. Por ello, constituyen los materiales utilizados en el diseño de naves espaciales. Son los materiales de revestimiento refractario que los ingenieros aeroespaciales integran en las naves espaciales para facilitar su funcionamiento sin problemas durante el vuelo y el reingreso.
En particular, el PG está compuesto de compuestos de CMC que refuerzan su capacidad de conducción térmica. Esto les permite funcionar como escudos térmicos para disipar el calor y proteger los componentes sensibles de las naves espaciales.
El PBN posee propiedades refractarias y cerámicas que permiten la estabilidad química y el aislamiento térmico, protegiendo los componentes de la nave espacial de la corrosión y las altas temperaturas.
Medicamento
El PBN y el PG forman los componentes de aplicaciones médicas, especialmente para la esterilización a alta temperatura. El PBN se utiliza específicamente en estas aplicaciones para proporcionar estabilidad térmica y biocompatibilidad. Esta estabilidad térmica permite la producción de implantes médicos que resisten condiciones intensas sin morderse.
Aplicaciones de microondas y RF
La estabilidad térmica y las propiedades aislantes del PBN le permiten funcionar como componente de ventanas y sustratos en microondas. Cuando se utilizan microondas a altas temperaturas, el material cerámico del cuerpo del PBN garantiza una mayor eficiencia.
El grafito pirolítico puede disipar eficazmente el calor en dispositivos de radiofrecuencia (RF) y garantizar un funcionamiento eficiente. En gran medida, los dispositivos de RF pueden funcionar óptimamente gracias al grafito pirolítico altamente ordenado (HOPG).
El lucrativo negocio de PGN y PG
El nitruro de boro pirolítico (PBN) y el grafito pirolítico (PG) tienen un enorme potencial para innovaciones importantes en diversas industrias lucrativas. Por ejemplo, la participación en el negocio del PBN y el PG ofrece una ventaja competitiva en la industria eléctrica. Esto se debe al creciente interés en los elementos calefactores compuestos de PBN y PG.
Los elementos calefactores compuestos PBN-PG son muy duraderos. La deposición química de vapor (CVD) se utiliza para depositar PG sobre los elementos PBN y crear cerámicas duraderas que se utilizan en semiconductores. Estos semiconductores son componentes de microchips en ordenadores portátiles, teléfonos móviles, robots, etc. Esto significa que los elementos calefactores compuestos PBN-PG tienen una gran demanda.
Si desea incursionar en este negocio, le garantizamos grandes ganancias y crecimiento. Los elementos calefactores compuestos PBN-PG ofrecen opciones más eficientes a los ingenieros, especialmente a los fabricantes de computadoras portátiles, teléfonos móviles, tabletas, etc., permitiéndoles crear productos que disipan el calor fácilmente.
Fig. 4: Elemento calefactor compuesto PBN-PG
El PBN es un componente ideal para anillos de ruptura en máquinas de colada horizontal. Si también necesita un aislante para un horno de alta temperatura, le conviene más usar PBN. También funciona como aislante eléctrico para sistemas de vacío.
Además, el grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) se utiliza en espectrometría de rayos X; es un componente dispersivo en los espectrómetros HOPG. Los fabricantes de la industria del plástico utilizan el PG para reforzar productos plásticos, y también desempeña un papel importante en la industria automotriz al aplicar cierto nivel de fricción entre dos componentes.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Cuál es la distinción clave entre el nitruro de boro pirolítico (PBN) y el grafito pirolítico (PG)?
La principal diferencia entre el PBN y el PG reside en su composición. El PG tiene una conductividad térmica significativamente mayor que el PBN: el PG es un conductor eléctrico, mientras que el PBN es un aislante. Gracias a estas propiedades, el PBN es más eficiente en términos de alta resistencia térmica.
¿Qué es un material refractario?
Un material refractario es simplemente un aislante térmico. Son materiales con propiedades que les permiten soportar temperaturas extremadamente altas. También son muy resistentes a ataques químicos y choques.
Conclusión
El nitruro de boro pirolítico y el grafito pirolítico están avanzando a pasos agigantados en las industrias electrónica y aeroespacial. En particular, el PBN garantiza la resistencia térmica, protegiendo los componentes de dispositivos de alta temperatura de daños causados por las altas temperaturas. El PG disipa el calor en los componentes eléctricos.