Алуминијум нитрид: да се збаци алуминијум оксид?

Mar 10, 2026 Остави поруку

Несумњиво, алуминијум нитрид је један од најпопуларнијих керамичких материјала последњих година. Његова јединствена својства омогућавају му да се истиче у областима где алуминијум оксид више није компетентан. Сходно томе, идеја да ће „алуминијум нитрид заменити алуминијум оксид“ кружи унутар индустрије.

Године 1856, француски научник Анри Сен-Клер Девил предложио је процес синтеровања соде за боксит, што је означило први покушај екстракције алуминијум-оксида из боксита и означило почетак индустрије алуминијум-оксида.

Примена алуминијум оксида у керамичкој индустрији дошла је 49 година касније. Немачка је 1905. године била пионир истраживања алата за сечење од алуминијум оксида, што је такође означило полазну тачку читаве напредне керамичке индустрије. Међутим, због ограничене технологије у то време, перформансе и опсег примене керамике од алуминијум оксида били су прилично ограничени. После Другог светског рата, земље су почеле да повећавају своја улагања у истраживање и развој у напредну керамику. Процес производње алуминијум оксидне керамике постепено је сазревао и прогресивно се примењивао у различитим секторима као што су машинерија, електроника и ваздухопловство. Данас је алуминијум оксидна керамика постала најраспрострањенија и најсвестранија врста напредне керамике.

mmexport1615688656382

Сада погледајмо алуминијум нитрид. Рано су почела и истраживања алуминијум нитрида. Открили су га Ф. Биргелер и А. Геутхер 1862. године, а 1877. године ЈВ Маллет је по први пут успешно синтетизовао алуминијум нитрид. Међутим, више од 100 година касније, није наишао на практичну примену и разматран је само као средство за фиксирање азота{10}}у ђубривима.

Због тога што је алуминијум нитрид ковалентно једињење са ниским-коефицијентом самодифузије и високом тачком топљења, тешко се синтерује. Тек 1950-их људи су први пут успешно произвели керамику од алуминијум нитрида, користећи је као ватросталне материјале за топљење чистог гвожђа, алуминијума и легура алуминијума. Почевши од 1970-их, како су се истраживања продубљивала, пробоји у процесима припреме алуминијум нитрида континуирано су ширили обим његове примене, иако је остао релативно ограничен. Последњих година, са брзим развојем технологије микроелектронике, електронски уређаји и компоненте се крећу ка минијатуризацији, малој тежини, интеграцији, високој поузданости и великој-излазној снази. Све сложенији уређаји намећу веће захтеве за одвођење топлоте подлоге и материјала за паковање, привлачећи значајну пажњу на алуминијум нитрид због његове високе топлотне проводљивости.

С обзиром на тренутни тренд развоја где електронски чипови поседују свеобухватније перформансе и мање укупне димензије, густина топлотног флукса који се ствара током рада чипа је такође драматично порасла. За електронске уређаје, обично, за сваких 10 степени повећања температуре, ефективни век трајања уређаја се смањује за 30% до 50%. Стога је одабир одговарајућих материјала за паковање и процеса за побољшање способности дисипације топлоте уређаја постало техничко уско грло у развоју енергетских уређаја.

 

Што се тиче топлотне проводљивости, у горе наведеним пољима, алуминијум оксид и алуминијум нитрид нису у истој лиги. Али може ли алуминијум нитрид да уништи алуминијум оксид?

Коефицијент топлотне проводљивости алуминијум-оксида је само 30 В/(м·К). Иако није висока, довољна је за ниске-до-средње- апликације. Оно што је најважније, јефтин је и има зрео производни процес. За апликације ниског -до-средњег- опсега, избор је исправан.

Теоретска топлотна проводљивост алуминијум нитрида може достићи и до 320 В/(м·К), што је 8 до 10 пута више од алуминијум оксидне керамике. Стварна топлотна проводљивост постигнута у производњи такође може бити чак 200 В/(м·К). Међутим, његова висока цена значи да првенствено циља на захтеве високог{6}}тржишта који се стално појављују.

Дакле, однос између алуминијум оксида и алуминијум нитрида није једноставна "замена" већ однос комплементарне коегзистенције, од којих сваки служи својој сврси.

Чак и без алуминијум нитрида, алуминијум оксид би се борио да се позиционира на врхунском{0}}тржишту. Насупрот томе, на тржиштима ниског-до-средњег-области где је алуминијум оксид довољан, нико не би био довољно глуп да користи много скупљи алуминијум нитрид. У тим доменима, алуминијум оксид остаје краљ.