Черный карбид кремния в основном добавляется в наноизоляционные плиты в качестве матирующего агента для инфракрасного излучения. Он решает проблему проникновения инфракрасного излучения в матрицу на основе диоксида кремния при высоких температурах, а также дополнительно улучшает термостойкость и механические свойства плит.
- Основная функция: блокирование высокотемпературного инфракрасного излучения. Нанопористая кремнеземная матрица полупрозрачна для среднеинфракрасного теплового излучения. С повышением температуры радиационный теплообмен становится более значимым, что приводит к резкому увеличению высокотемпературной теплопроводности плиты. Благодаря поглощению и рассеянию Ми, мелкодисперсный черный порошок карбида кремния перехватывает высокотемпературное инфракрасное излучение в диапазоне длин волн 2,5–7 мкм, значительно уменьшая радиационный тепловой поток и стабилизируя теплопроводность в высокотемпературных диапазонах. Это позволяет наноизоляционным плитам сохранять превосходные теплоизоляционные характеристики при температурах 800–1000 °C.
Простое объяснение: нанопоры блокируют теплопроводность и конвекцию при низких температурах; черный карбид кремния блокирует инфракрасные лучи при высоких температурах.
- Улучшение термостойкости и термической стабильности. Черный карбид кремния обладает чрезвычайно высокой температурой плавления (около 2730 °C) и хорошей химической инертностью. При высоких температурах на его поверхности образуется плотная пленка SiO₂, которая дополнительно замедляет окисление. Это предотвращает усадку и размягчение печатных плат при высоких температурах, сохраняет целостность нанопористой структуры и повышает максимальную рабочую температуру при длительном использовании.
- Улучшение механических свойств и устойчивости к термическим ударам.
- В матрице диспергированы частицы черного карбида кремния с низким коэффициентом теплового расширения.
- Они подавляют рост трещин и повышают прочность на изгиб и сжатие.
- Оптимизация огнестойкости и огнезащитных свойств. Обеспечивает класс негорючести А1 и не выделяет токсичных дымовых газов при высоких температурах.
- Черный карбид кремния обладает относительно высокой теплопроводностью в твердом состоянии.
Производители должны точно контролировать его дозировку.
Недостаточное количество приводит к плохой теплопроводности в инфракрасном диапазоне.
Избыточное количество увеличивает теплопроводность в твердом состоянии и плотность материала.
В промышленности широко используется сверхтонкий порошок черного карбида кремния с размером частиц D50 = 1–4 мкм.
