Τα προηγμένα υλικά ζαφείριου και αλουμινίου οδηγούν στην τεχνολογική καινοτομία

Στο σημερινό ταχέως εξελισσόμενο τεχνολογικό τοπίο, η επιλογή υλικών διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία των μηχανικών έργων.βενζίνηΤο ρουμπίνι έχει αναδειχθεί σε κρίσιμα συστατικά σε διάφορες εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας, το καθένα προσφέροντας μοναδικές δομικές, οπτικές και λειτουργικές ιδιότητες.

Ο μονοκρυσταλλικός ζαφείριος, η καθαρότερη μορφή οξειδίου του αλουμινίου, έχει γίνει απαραίτητος στην κατασκευή διόδων εκπομπής φωτός (LED) λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων του:

Η κατασκευή LED υψηλής απόδοσης βασίζεται στην επιταξιακή ανάπτυξη, την ακριβή εναπόθεση των ταινιών νιτρικού γαλλίου (GaN) στις επιφάνειες του υποστρώματος.Η κρυσταλλική δομή του ζαφείριου παρέχει σχεδόν τέλεια αντιστοιχία πλέγματος με το GaN, επιτρέποντας την ανάπτυξη υψηλής ποιότητας ημιαγωγικών ταινιών με χαμηλά ελαττώματα που είναι απαραίτητες για τη βέλτιστη απόδοση των LED.

Το ζαφείρι παρουσιάζει εξαιρετική διαφάνεια σε ένα ευρύ φάσμα από τα υπεριώδη έως τα υπέρυθρα μήκη κύματος.Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει στα φωτόνια που παράγονται από LED να περνάνε από το υπόστρωμα με ελάχιστη απορρόφηση, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη φωτεινή αποτελεσματικότητα και φωτεινότητα.

Διατηρώντας τη δομική ακεραιότητα σε θερμοκρασίες άνω των 1000 °C, τα υποστρώματα ζαφείριου εξασφαλίζουν σταθερές συνθήκες για τις διαδικασίες επιταξιακής ανάπτυξης υψηλών θερμοκρασιών που είναι θεμελιώδεις για την κατασκευή των LED.

Πέρα από τα LED, το ζαφείρι βρίσκει εφαρμογές σε οπτική λέιζερ, όργανα ακριβείας,και ως προστατευτικές επικάλυψεις για καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα υψηλής ποιότητας λόγω της εξαιρετικής σκληρότητάς τους (Mohs 9) και της αντοχής τους στις γρατσουνιές.

Η πολυκρυσταλλική αλουμίνη, η οποία παράγεται μέσω διαδικασιών συγκόλλησης σκόνης, προσφέρει σαφή πλεονεκτήματα για ηλεκτρονικές εφαρμογές:

Με σημαντικά χαμηλότερα έξοδα παραγωγής σε σύγκριση με το μονοκρυστάλλινο ζαφείρι,τα υποστρώματα αλουμινίου έχουν γίνει η συνήθης επιλογή για ηλεκτρονικά κυκλώματα και μονάδες ισχύος όπου απαιτούνται μεγάλες επιφάνειες.

Οι εξαιρετικές διηλεκτρικές ιδιότητες της αλουμινίου απομονώνουν αποτελεσματικά τις αγωγικές οδούς, αποτρέποντας τη διαρροή ρεύματος και τα βραχυκυκλώματα στις ηλεκτρονικές συσκευές.

Αν και δεν ταιριάζει με τη θερμική αγωγιμότητα ειδικών υλικών όπως το νιτρικό αλουμίνιο,η αλουμίνη παρέχει τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ των δυνατοτήτων διάσπασης θερμότητας και της οικονομίας παραγωγής για τις περισσότερες εφαρμογές ηλεκτρονικής ισχύος.

Η συμβατότητα του υλικού με τις τυπογραφικές και μηχανικές τεχνικές διευκολύνει την παραγωγή κυκλωμάτων με παχιά ταινία, εξαρτημάτων μικροκυμάτων,και διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος σε διάφορες βιομηχανίες από τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα έως τα συστήματα αυτοκινήτων.

Το χρωμικό οξείδιο του αλουμινίου (ρουμπίνι) κατέχει εξειδικευμένη θέση σε φωτονικές εφαρμογές:

Η ενσωμάτωση ιόντων Cr3+ επιτρέπει στο ρουμπίνι να απορροφά την ενέργεια της αντλίας και να εκπέμπει συνεκτικό κόκκινο φως σε 694 nm,καθιστώντας το ενεργό μέσο στο πρώτο επιδεικνυόμενο σύστημα λέιζερ και συνεχίζοντας να εξυπηρετεί ειδικές εφαρμογές λέιζερ.

Το ρουμπίνι κληρονομεί τη μηχανική σκληρότητα και τη χημική σταθερότητα του ζαφείριου και διατηρεί την αξιόπιστη λειτουργία του κάτω από τις έντονες συνθήκες που απαιτούνται για τη λειτουργία με λέιζερ.

Ενώ οι εξειδικευμένες οπτικές ιδιότητες του ρουμπίνου περιορίζουν τη χρήση του σε LED ή ηλεκτρονικές εφαρμογές, παραμένει πολύτιμο για ορισμένα συστήματα λέιζερ, οπτικούς αισθητήρες και όργανα μέτρησης ακρίβειας.

Η επιλογή μεταξύ αυτών των παραλλαγών οξειδίου του αλουμινίου εξαρτάται από τις ειδικές απαιτήσεις εφαρμογής:

• ΑσπρουλίνηΕξοχλείται εκεί όπου η κρυσταλλική τελειότητα και η οπτική διαφάνεια είναι πρωταρχικής σημασίας, ιδιαίτερα στις οπτοηλεκτρονικές συσκευές.
• Αλουμινίουκυριαρχεί στις ηλεκτρονικές εφαρμογές που απαιτούν οικονομικά αποδοτική ηλεκτρική μόνωση και θερμική διαχείριση.
• Ρούμπιεξυπηρετεί εξειδικευμένες φωτονικές εφαρμογές αξιοποιώντας τις μοναδικές του ιδιότητες.

Καθώς η τεχνολογία προχωρά, αυτά τα υλικά συνεχίζουν να βρίσκουν νέες εφαρμογές.Ενώ η ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων απαιτεί προηγμένες λύσεις διαχείρισης θερμότηταςΤαυτόχρονα, ο ρόλος του ζαφείριου επεκτείνεται στις αναδυόμενες τεχνολογίες οθόνης και στα εξαιρετικά ανθεκτικά οπτικά συστήματα.

• Κρυστάλλινη δομή: Έξαγωνική
• Σκληρότητα Mohs: 9
• Πυκνότητα: 3,98 g/cm3
• Σημείο τήξης: 2030°C

• Θερμική αγωγιμότητα: 20-30 W/m·K
• Δυνατότητα διηλεκτρικής: 10-35 kV/mm

• Λάιζερ μήκος κύματος: 694,3 nm
• Συγκέντρωση χρωμίου: 0,05-1%