Perkenalan
Boron Nitrida Pirolitik (PBN) dan Grafit Pirolitik (PG) telah menjadi pusat perhatian dalam hal fungsionalitas aplikasi suhu tinggi. Hal ini karena keduanya sangat efisien. bahan tahan apiDalam artikel ini, Anda akan mempelajari tentang PBN dan PG, perbedaannya, aplikasi di dunia nyata, dan seberapa menguntungkan bisnis ini jika Anda ingin berinvestasi.
Perbedaan Antara Boron Nitrida Pirolitik (PBN) dan Grafit Pirolitik (PG)
Boron nitrida pirolitik adalah material keramik dengan kemurnian tinggi yang diproduksi melalui deposisi uap kimia. Material ini tidak berbau dan memiliki struktur kristal heksagonal sehingga mudah disalahartikan sebagai grafit. Boron nitrida ini memiliki nama dagang PBN. Boron nitrida pirolitik adalah salah satu bentuk boron nitrida yang paling kuat dan paling murni (dengan kemurnian sekitar 99,9%). Hal ini disebabkan oleh struktur anisotropiknya yang rapat dan panas yang sangat tinggi selama proses produksi.
Grafit pirolitik merupakan grafit khusus yang diproduksi dengan menguraikan gas hidrokarbon pada suhu yang sangat tinggi dalam tungku vakum.
Karakteristik Boron Nitrida Pirolitik dan Grafit Pirolitik
PBN umumnya berwarna jingga atau keputihan dengan kepadatan 2,15 g/cm³. Permukaannya halus dan tanpa pori-pori. Kekuatan tarik PBN sangat mengesankan, yaitu 153,84 N/mm³ dan modulus elastisitasnya 235.690 N/mm³. PBN memiliki kekuatan dielektrik 56 kV/mm³ dan ketahanan guncangan termal yang sangat tinggi, sehingga mampu menahan tekanan mekanis.
Kekuatan PBN meningkat seiring kenaikan suhu hingga mencapai 2473°K. Ketika suhu naik hingga 3273°K, senyawa boron nitrida pirolitik terurai menjadi boron dan nitrida. Boron nitrida pirolitik memiliki koefisien muai yang rendah (2,1 x 10-6°/C) yang membuatnya tetap stabil bahkan di bawah suhu dan tekanan ekstrem.
Lebih lanjut, sifatnya yang inert secara kimia membuatnya tidak mudah berkarat. Mengapa? Karena cukup tahan terhadap serangan bahan kimia atau asam.
Gambar 1: Boron nitrida pirolitik (PBN)
PG adalah padatan hitam yang umumnya berbentuk cakram, lembaran, atau pelat. PG memiliki kuat tarik ultimit 200 MPa. Densitasnya berkisar antara 1,30 dan 2,265 g/cm³. PG juga memiliki konduktivitas termal tegak lurus sebesar 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 dan memungkinkannya stabil serta berfungsi efektif pada suhu tinggi. Ini juga berarti PBN dapat membantu Anda memproduksi wafer berkekuatan tinggi untuk perangkat elektronika daya apa pun yang menuntut suhu tinggi.
Grafit Pirolitik cenderung bertindak lebih efisien sebagai penyerap panas pada perangkat elektronik berenergi tinggi yang Anda lihat saat ini. Grafit ini dapat membuat peralatan dan gawai Anda lebih awet tanpa terlalu panas. PBN juga dapat membantu Anda memproduksi Layar OLED dan Lampu LED untuk perangkat elektronik.
Pembuatan Semikonduktor
PBN dan PG juga memainkan peran penting dalam industri semikonduktor. Pertumbuhan kristal dan pembuangan panas yang efisien dalam semikonduktor ditingkatkan 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
Lapisan tahan api pada mesin antariksa, pesawat terbang, dan jet memanfaatkan bahan boron nitrida pirolitik karena bahan ini cenderung memfasilitasi fungsi yang lancar selama penerbangan dan masuk kembali.
Secara khusus, PG terdiri dari komposit cmc yang memperkuat kapasitasnya untuk konduksi termal yang menjadikannya pelindung panas yang baik untuk komponen pesawat ruang angkasa yang sensitif.
Obat
Sebagian besar peralatan sterilisasi menggunakan komponen berbahan PBN dan PG karena stabilitas termal yang ditawarkannya serta sifat biokompatibelnya. Stabilitas termal ini memungkinkan produksi implan medis yang mampu bertahan dalam kondisi ekstrem tanpa menyebabkan mordan.
Aplikasi Gelombang Mikro dan RF
Stabilitas termal dan sifat insulasi PBN memungkinkannya berfungsi sebagai komponen utama jendela dan substrat dalam gelombang mikro. Grafit Pirolitik Bertahap Tinggi (HOPG) juga dapat secara efisien menghilangkan panas pada perangkat RF dan membuatnya berfungsi optimal.
Bisnis Menguntungkan PGN dan PG
Boron nitrida pirolitik (PBN) dan grafit pirolitik (PG) memiliki potensi besar untuk inovasi besar di beberapa industri yang menguntungkan. Misalnya, berkecimpung di bisnis PBN dan PG memberi Anda keunggulan dalam industri kelistrikan. Hal ini disebabkan oleh 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 cincin pemutus yang ideal untuk mesin pengecoran horizontal. Jika Anda juga membutuhkan isolator untuk tungku suhu tinggi atau sistem vakum, sebaiknya gunakan PBN.
Lebih lanjut, grafit pirolitik berorientasi tinggi (HOPG) digunakan dalam spektrometri sinar-X sebagai komponen dispersif. Produsen di industri plastik menggunakan PG untuk memperkuat produk plastik. PBN juga memainkan peran penting dalam industri otomotif karena ketahanan ausnya yang efektif, yang membantu meningkatkan umur suku cadang motor atau bahkan mesin dengan mengurangi keausan akibat gesekan.
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.