Perkenalan

Boron nitrida pirolitik (PBN) dan grafit pirolitik (PG) telah menjadi pusat perhatian ketika berhadapan dengan fungsionalitas aplikasi suhu tinggi. Hal ini karena mereka telah diidentifikasi sebagai yang paling efektif bahan tahan api untuk suhu tinggi. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari tentang PBN dan PG, perbedaannya, penerapannya di dunia nyata, dan seberapa layak bisnis tersebut jika Anda memiliki minat di bidang tersebut.

Perbedaan Antara Boron Nitrida Pirolitik (PBN) dan Grafit Pirolitik (PG)

PBN/PG

Boron nitrida pirolitik adalah material keramik berkualitas tinggi yang diproduksi melalui pengendapan uap kimia. Kadang-kadang disebut boron nitrida yang diendapkan melalui uap kimia – lebih umum direpresentasikan sebagai PBN. Di sisi lain, grafit pirolitik adalah grafit khusus yang diproduksi dengan menguraikan gas hidrokarbon pada suhu yang sangat tinggi dalam tungku vakum.

Penampilan, Kekuatan, dan Properti Lainnya

PBN memiliki tampilan jingga atau gading. Kepadatan materialnya adalah 2,15 g/cm3, dan permukaannya sangat halus tanpa pori-pori. Senyawa ini tidak berbau dan memiliki struktur yang licin. Lebih jauh, kekuatan tarik yang menentukan material tahan api ini adalah 153,84 N/mm2 dan modulus elastisitasnya adalah 235690 N/mm2, dengan kekuatan dielektrik 56k V/mm pada suhu ruangan. Komposit keramik tidak mudah retak akibat perubahan suhu karena ketahanannya terhadap guncangan termal yang memadai.

Terlebih lagi, kekuatan PBN meningkat seiring dengan peningkatan suhu hingga mencapai 2473o K. Ketika suhu naik hingga 3273o K, senyawa boron nitrida pirolitik hancur menjadi boron dan nitrida.

Gambar 1: Boron nitrida pirolitik (PBN)

PG memiliki tampilan padatan berwarna hitam dan dapat berbentuk cakram, lembaran, atau pelat. Kekuatan tarik maksimumnya adalah 200 MPa. Selain itu, kepadatannya berkisar antara 1,30 dan 2,265 g/cm3. Konduktivitas termal tegak lurusnya juga 80 W/m·K.

Selain itu, PG dapat menahan ekspansi termal hingga 20 µm/m·°C. Resistivitas listrik tegak lurusnya berada di antara 0,15 dan 0,25 Ω·cm. Dengan demikian, kekuatan pamungkasnya terhadap kompresi, tekukan, dan tegangan meningkat seiring dengan peningkatan suhu.

Gambar 2: Grafit pirolitik (PG)

Aplikasi Boron Nitrida Pirolitik (PBN) dan Grafit Pirolitik pada Lingkungan Suhu Tinggi

Elektronika Daya Tinggi

PBN terdiri dari nanokomposit matriks keramik yang membuatnya baik untuk isolasi listrik. Hal ini memungkinkannya berfungsi pada suhu tinggi tanpa mengalami degradasi. Oleh karena itu, PBN ideal untuk memastikan stabilitas pembangkitan energi termal ekstrem.

Di sisi lain, fungsi PG dalam elektronik berenergi tinggi adalah sebagai penyebar panas. PG secara efektif menghilangkan panas yang dihasilkan dari komponen listrik untuk memastikan keandalan dan fungsionalitas yang lebih lama.

Pembuatan Semikonduktor

PBN dan PG juga memainkan peran penting dalam industri semikonduktor. Pertumbuhan kristal dalam semikonduktor ditingkatkan dengan menggunakan wadah PBN karena sifatnya yang murni dan kapasitasnya untuk memastikan stabilitas termal. Hal ini memungkinkan komponen elektronik bekerja secara optimal karena tidak adanya kontaminasi.

Pemanasan seragam dalam proses pembuatan wafer semikonduktor merupakan fungsi dari grafit pirolitik berorientasi tinggi (hopg). Fungsi inilah yang memastikan proses fabrikasi semikonduktor.

Gambar 3: Wadah PBN

Komponen Reaktor Nuklir

Bahan keramik tahan api pada PBN dan PG memungkinkan keduanya bertahan terhadap radiasi dan panas ekstrem. PG khususnya memiliki tingkat stabilitas yang tinggi, sehingga menjadikannya bahan yang cocok untuk merancang teras reaktor. Sebaliknya, sifat insulasi termal dan stabilitas kimia pada PBN memastikan keamanan dan efisiensi komponen reaktor.

Teknik Dirgantara

Komposit keramik boron nitrida pirolitik dan grafit pirolitik yang sangat teratur memungkinkannya menahan suhu yang sangat tinggi. Itulah sebabnya mengapa keduanya merupakan material yang digunakan untuk merancang wahana antariksa. Keduanya merupakan material pelapis tahan api yang diintegrasikan oleh teknisi kedirgantaraan ke dalam wahana antariksa untuk memfasilitasi fungsi yang lancar selama penerbangan dan masuk kembali ke atmosfer.

Secara khusus, PG tersusun dari komposit cmc yang memperkuat kapasitasnya untuk konduksi termal. Hal ini memungkinkannya berfungsi sebagai pelindung panas untuk menghilangkan panas dan melindungi komponen pesawat antariksa yang sensitif.

PBN terdiri dari sifat tahan api dan keramik yang memungkinkan stabilitas kimia dan isolasi termal, melindungi komponen pesawat ruang angkasa dari korosi dan suhu tinggi.

Obat

PBN dan PG membentuk komponen aplikasi yang digunakan dalam bidang medis, khususnya untuk aplikasi sterilisasi suhu tinggi. PBN secara khusus digunakan dalam aplikasi suhu tinggi tersebut untuk memberikan stabilitas termal dan biokompatibilitas. Stabilitas termal ini memungkinkan produksi implan medis yang dapat bertahan dalam kondisi ekstrem tanpa bersifat mordan.

Aplikasi Gelombang Mikro dan RF

Stabilitas termal dan sifat insulasi PBN memungkinkannya berfungsi sebagai komponen jendela dan substrat dalam gelombang mikro. Jika gelombang mikro digunakan dalam suhu tinggi, bahan bodi keramik PBN memberikan efisiensi.

Grafit pirolitik dapat secara efisien menghilangkan panas pada perangkat RF dan memastikan fungsi yang efisien. Pada tingkat yang lebih tinggi, perangkat RF dapat bekerja secara optimal karena grafit pirolitik (hopg) yang sangat teratur.

Bisnis Menguntungkan PGN dan PG

Boron nitrida pirolitik (PBN) dan grafit pirolitik (PG) memiliki potensi besar untuk inovasi besar dalam beberapa industri yang menguntungkan. Misalnya, berkecimpung dalam bisnis PBN dan PG memberi Anda keunggulan dalam industri listrik. Hal ini karena meningkatnya minat terhadap elemen pemanas komposit PBN-PG.

Elemen pemanas komposit PBN-PG sangat tahan lama. Deposisi uap kimia (CVD) digunakan untuk menempatkan PG pada elemen PBN guna menciptakan keramik tahan lama yang digunakan dalam semikonduktor. Semikonduktor ini merupakan komponen microchip di laptop, ponsel, robot, dll. Ini berarti bahwa elemen pemanas komposit PBN-PG sangat diminati.

Jika Anda ingin terjun ke bisnis ini, Anda pasti akan memperoleh keuntungan dan pertumbuhan yang besar. Elemen pemanas komposit PBN-PG menawarkan opsi yang lebih efisien bagi para insinyur, khususnya produsen laptop, ponsel, tablet, dll., yang memberi mereka opsi untuk menciptakan produk yang dapat menghilangkan panas dengan mudah.

Gbr. 4: Elemen pemanas komposit PBN-PG

PBN merupakan komponen produk yang ideal untuk cincin pemutus untuk mesin pengecoran horizontal. Jika Anda juga memerlukan isolator untuk tungku suhu tinggi, sebaiknya Anda menggunakan PBN. PBN juga berfungsi sebagai isolator listrik untuk sistem vakum.

Lebih jauh lagi, grafit pirolitik berorientasi tinggi (HOPG) digunakan dalam spektrometri sinar-X – ini merupakan komponen dispersif dalam spektrometer HOPG. Produsen dalam industri plastik menggunakan PG untuk memperkuat produk plastik, dan juga berperan dalam industri otomotif dengan menerapkan tingkat gesekan tertentu antara dua komponen.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

Apa Perbedaan Utama Antara Boron Nitrida Pirolitik (PBN) dan Grafit Pirolitik (PG)?

Perbedaan utama antara PBN dan PG terletak pada komposisinya. PG memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih tinggi daripada PBN – PG merupakan konduktor listrik sedangkan PBN merupakan isolator. Berkat sifat-sifat tersebut, PBN lebih efisien dalam hal ketahanan termal yang tinggi.

Apa itu Material Tahan Api?

Bahan tahan api hanyalah isolator termal. Bahan ini memiliki sifat yang memungkinkannya menahan suhu yang sangat tinggi. Bahan ini juga sangat tahan terhadap serangan kimia dan guncangan.

Kesimpulan

Boron nitrida pirolitik dan grafit pirolitik membuat langkah besar dalam industri elektronik dan kedirgantaraan. Khususnya, PBN memastikan ketahanan termal, melindungi komponen perangkat bersuhu tinggi dari kerusakan akibat suhu tinggi. PG menghilangkan panas dalam komponen listrik.