Schwarzes Siliciumcarbid wird Nanoisolationsplatten hauptsächlich als Infrarot-Trübungsmittel beigemischt. Es behebt das Problem der Infrarotstrahlungsdurchdringung der silikatbasierten Matrix bei hohen Temperaturen und verbessert gleichzeitig die Hochtemperaturbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Platten.
- Kernfunktion: Blockierung von Hochtemperatur-Infrarotstrahlung. Die nanoporöse Siliciumdioxidmatrix ist für mittelwellige Infrarotstrahlung semitransparent. Mit steigender Temperatur nimmt der Anteil der Wärmestrahlung am Wärmetransport zu, was zu einem starken Anstieg der Wärmeleitfähigkeit der Platte bei hohen Temperaturen führt. Feines schwarzes Siliciumcarbidpulver absorbiert durch Absorption und Mie-Streuung Hochtemperatur-Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 2,5–7 μm, reduziert so den Wärmestrahlungsstrom erheblich und stabilisiert die Wärmeleitfähigkeit bei hohen Temperaturen. Dadurch behalten die Nanodämmplatten ihre hervorragende Wärmedämmleistung bei 800–1000 °C bei.
Vereinfachte Erklärung: Nanoporen blockieren Wärmeleitung und Konvektion bei niedrigen Temperaturen; schwarzes Siliziumkarbid blockiert Infrarotstrahlen bei hohen Temperaturen.
- Verbesserte Hochtemperaturbeständigkeit und thermische Stabilität: Schwarzes Siliciumcarbid besitzt einen extrem hohen Schmelzpunkt (ca. 2730 °C) und eine gute chemische Inertheit. Unter Hochtemperaturbedingungen bildet sich auf seiner Oberfläche ein dichter SiO₂-Film, der die Oxidation zusätzlich hemmt. Dies verhindert das Schrumpfen und Erweichen der Platten bei hohen Temperaturen, erhält die Integrität der Nanoporenstruktur und erhöht die maximale Langzeit-Einsatztemperatur.
- Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Temperaturwechselbeständigkeit.
- Niedrigwärmeausdehnungsfähige schwarze SiC-Partikel sind in der Matrix verteilt.
- Sie hemmen das Risswachstum und erhöhen die Biege- und Druckfestigkeit.
- Optimierte Feuerbeständigkeit und Flammschutzleistung: Es erreicht die Nichtbrennbarkeitsklasse A1 und setzt unter Hochtemperaturbedingungen keine giftigen Abgase frei.
- Schwarzes Siliciumcarbid weist eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit im Festkörper auf.
Hersteller müssen die Dosierung präzise steuern.
Eine zu geringe Beladung führt zu einer schlechten Infrarot-Opazifizierung.
Eine zu hohe Beladung erhöht die Wärmeleitfähigkeit im Festkörper und die Schüttdichte der Leiterplatte.
In der Industrie wird häufig ultrafeines schwarzes Siliciumcarbidpulver mit einem D50-Wert von 1–4 μm verwendet.
