pengenalan
Dengan perkembangan pesat kenderaan tenaga baharu, sistem pemacu elektrik, dan teknologi elektronik berkuasa tinggi, industri automotif meletakkan permintaan yang semakin tinggi terhadap prestasi material. Terutamanya dalam bateri, kawalan elektronik, motor dan sistem enjin suhu tinggi, "pelesapan haba" telah menjadi faktor penting yang mempengaruhi prestasi dan jangka hayat kenderaan secara keseluruhan. Dengan latar belakang ini, bahan seramik perindustrian konduktif terma sedang diguna pakai oleh semakin banyak pengeluar komponen automotif. Jadi, apakah beberapa bahan seramik perindustrian konduktif haba yang biasa digunakan dalam kereta? Dan dalam komponen manakah ia digunakan? Artikel ini memberikan gambaran menyeluruh.
1. Mengapakah industri automotif memberi perhatian yang lebih kepada bahan seramik pengalir haba?
Walaupun logam tradisional menawarkan kekonduksian terma yang baik, ia juga memberikan kelemahan yang ketara:
Mereka mengalirkan elektrik, menimbulkan risiko bahaya elektrik.
Mereka terdedah kepada pengoksidaan dan ubah bentuk pada suhu tinggi.
Rintangan kakisan jangka panjang mereka adalah terhad.
Mereka juga agak berat, menghalang pengurangan berat badan.
Sebaliknya, bahan seramik industri konduktif terma boleh mencapai semua yang berikut:
✔ Kekonduksian terma
✔ Penebat
✔ Rintangan suhu tinggi
✔ Ketahanan kakisan
✔ Ringan
✔ Jangka hayat yang panjang dan operasi yang stabil
Terutamanya dalam bidang kenderaan tenaga baharu, bahan seramik secara beransur-ansur menjadi komponen penting dalam penyelesaian pengurusan haba mewah.
1. Aluminium nitride ceramic (AlN) – bahan teras untuk pelesapan haba elektronik automotif
Aluminium nitrida adalah salah satu seramik konduktif terma yang paling popular dalam bidang elektronik automotif.
Ciri-ciri Utama:
Kekonduksian terma tinggi: ≥170 W/(m·K)
Prestasi penebat elektrik yang sangat baik
Pekali pengembangan haba hampir dengan cip silikon
Kestabilan suhu tinggi yang kuat
Aplikasi Utama:
Substrat modul kuasa IGBT
Sistem kawalan elektronik kenderaan tenaga baharu
Pengecas atas kapal (OBC)
Modul DC/DC
Komponen pelesapan haba LiDAR
? Dalam kenderaan tenaga baharu, seramik aluminium nitrida telah menjadi bahan penting untuk pelesapan haba elektronik berkuasa tinggi.
2. Seramik silikon nitrida (Si₃N₄) – seramik struktur pengalir haba berkekuatan tinggi
Silikon nitrida mempunyai kelebihan berikut:
Kekonduksian haba yang tinggi
Kekuatan mekanikal ultra tinggi
Rintangan kejutan haba yang luar biasa
Prestasi keseluruhan yang cemerlang
Aplikasi utama:
Rotor pengecas turbo
Bola galas berkelajuan tinggi
Galas sistem pemacu elektrik
Substrat modul kuasa
Komponen enjin suhu tinggi
Berbanding dengan logam tradisional:
? Silikon nitrida lebih ringan, lebih tahan haus dan lebih tahan haba.
3. Seramik alumina (Al₂O₃) – seramik pengalir haba dan penebat yang paling banyak digunakan.
Walaupun alumina mempunyai kekonduksian terma yang lebih rendah daripada aluminium nitrida, ia menawarkan keberkesanan kos keseluruhan yang sangat tinggi.
Ciri-ciri Utama:
Kekonduksian Terma: 20–30 W/(m·K)
Penebat Elektrik yang Baik
Kos Rendah
Proses Pengilangan Matang dan Stabil
Aplikasi Utama:
Substrat Seramik Elektronik Automotif
Komponen Penebat Sistem Pencucuhan
Komponen Struktur Sensor
Substrat Heatsink Pencahayaan Automotif LED
? Digunakan secara meluas dalam sistem elektronik automotif kuasa rendah hingga sederhana.
4. Silikon karbida seramik (SiC) – bahan yang mewakili untuk suhu tinggi dan aplikasi berkuasa tinggi.
Silikon karbida mempunyai ciri-ciri berikut:
Kekonduksian terma yang sangat tinggi ≥100W/(m·K)
Rintangan suhu ultra-tinggi
Haus yang kuat dan rintangan kakisan
Aplikasi utama:
Sistem brek berprestasi tinggi
Komponen struktur suhu tinggi
Modul penyejukan pemacu elektrik
Komponen yang berkaitan dengan peranti kuasa silikon karbida
Terutamanya dalam platform voltan tinggi kenderaan tenaga baharu, bahan berkaitan silikon karbida mengalami pertumbuhan pesat.
Pada masa ini, seramik industri konduktif terma telah digunakan secara meluas dalam sistem automotif berikut:
| Sistem Automotif | Aplikasi Seramik |
| Sistem kawalan kuasa tenaga baharu | Substrat seramik, penebat sink haba |
| Modul kuasa IGBT | Aluminium nitrida / aluminium oksida / substrat silikon nitrida |
| Pengurusan haba bateri | Komponen struktur pengalir haba dan penebat |
| Radar kenderaan | Komponen pelesapan haba elektronik frekuensi tinggi |
| Lampu kereta LED | Substrat pelesapan haba seramik |
| Galas berkelajuan tinggi | bola seramik silikon nitrida |
| Sistem pengecasan turbo | Rotor seramik suhu tinggi |
Apabila industri automotif bergerak ke arah:
kuasa tinggi
integrasi tinggi
voltan tinggi
kelajuan tinggi
pemberat ringan
bahan logam tradisional semakin sukar untuk memenuhi keperluan berikut secara serentak:
“Penyelesapan haba + penebat + rintangan suhu tinggi + ringan”
Seramik industri boleh menyelesaikan masalah ini secara serentak.
Terutamanya dalam bidang kenderaan tenaga baharu:
? Seramik konduktif terma sedang dinaik taraf daripada "bahan tambahan" kepada "bahan teras".
Daripada modul kuasa kepada galas berkelajuan tinggi, daripada sink haba kepada sistem kawalan elektronik, seramik konduktif haba telah menjadi bahan yang amat diperlukan dalam kereta moden.
Pada masa hadapan, seramik konduktif terma berprestasi tinggi akan memainkan peranan yang semakin penting dalam:
Kenderaan Tenaga Baharu
Kenderaan Pintar
Elektronik Berkuasa Tinggi
Sistem Pemanduan Autonomi