Warum kann schwarzes Siliziumkarbid als Rohstoff für Blitzableiter-Ventilplatten verwendet werden?
Die Auswahl von schwarzem Siliziumkarbid bei der Herstellung von Blitzableiter-Ventilplatten basiert hauptsächlich auf seinen einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die spezifischen Gründe hierfür sind unter anderem:
1. Nichtlineare Widerstandseigenschaften und elektrische Eigenschaften
Schwarzes Siliziumkarbid weist nichtlineare Leitfähigkeitseigenschaften auf, d. h. der Widerstand nimmt bei Hochspannung deutlich ab, bleibt aber bei Niederspannung hochohmig. Diese Eigenschaft steht im Einklang mit der Kernfunktion der Blitzableiter-Ventilplatte: Sie leitet den Entladestrom bei Blitzüberspannung schnell ab und stellt bei Normalspannung den hochohmigen Zustand wieder her, um den Dauerstrom der Netzfrequenz zu blockieren.
Seine hohe Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeit von 120–160 W/m·K) und sein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient können die energiereichen Auswirkungen von Blitzeinschlägen effektiv zerstreuen und lokale Überhitzung oder Materialbrüche vermeiden.
2. Chemische Stabilität und hohe Temperaturbeständigkeit
Schwarzes Siliziumkarbid bleibt bei hohen Temperaturen (hält über 1600 °C stand) und in korrosiven Umgebungen stabil und eignet sich für den Einsatz in Blitzableiter-Ventilplatten, die häufig Hochspannungsbögen und chemischer Erosion standhalten.
Durch Anpassung der Partikelgröße und des Sinterprozesses kann die Thermoschockbeständigkeit weiter verbessert werden, um Materialermüdungsbrüche durch plötzliche Temperaturänderungen zu vermeiden.
3. Anpassbarkeit des Produktionsprozesses
Aus schwarzem Siliziumkarbid kann durch Mikropulverbeschichtung, Hochtemperatursintern und andere Prozesse eine hochdichte Ventilplattenstruktur hergestellt werden, die die Anforderungen von Blitzableitern an Materialgleichmäßigkeit und mechanische Festigkeit erfüllt. Beispielsweise kann die dynamische Reaktionsleistung der Ventilplatte optimiert werden, indem das Mikropulver mithilfe der Waterplating-Methode gleichmäßig auf die Oberfläche des Keramiksubstrats aufgetragen wird.
4. Wirtschaftliche Effizienz und ausgereifte Anwendung
Verglichen mit anderen Halbleitermaterialien (wie Zinkoxid) ist der Herstellungsprozess von schwarzem Siliziumkarbid ausgereift und kostengünstig, und nach der Verbindung mit Materialien wie Aluminiumoxid kann die elektrische Leistung der Ventilplatte weiter verbessert werden.
Zusammenfassung
Aufgrund seiner nichtlinearen Widerstandseigenschaften, thermischen Stabilität und Prozessanpassungsfähigkeit hat sich schwarzes Siliziumkarbid zu einem idealen Material für Blitzableiter-Ventilplatten entwickelt, da es einen zuverlässigen Betrieb der Geräte unter extremen Bedingungen gewährleistet und ihre Lebensdauer verlängert.