As diferenças entre cilindros de isolamento cheios de CFC e outros componentes de CFC
Por Lucy (Vendas) @ semicera semiconductor technology co., ltd.
A principal distinção entre tubos de isolamento de feltro duro CFC e outros componentes estruturais de CFC (como cadinhos de CFC, tubos de fluxo CFC e anéis de suporte de CFC) reside no fato de que os tubos de isolamento de feltro duro CFC servem como materiais isolantes em vez de componentes estruturais de suporte de carga. Conseqüentemente, eles diferem em microestrutura, design de densidade, porosidade, mecanismos de condutividade térmica, orientação de resistência e processos de fabricação.
Estrutura
Os tubos de isolamento de feltro duro CFC priorizam baixa condutividade térmica, alta porosidade, baixa densidade e excelente desempenho de barreira térmica. Ao contrário dos componentes estruturais convencionais de CFC – que apresentam uma configuração de fibra de carbono + matriz de carbono – eles empregam uma rede de fibra aleatória com numerosos microporos. Esta estrutura única resulta numa porosidade significativamente maior devido à abundância de microporos. Enquanto isso, o cilindro de isolamento de feltro duro CFC tem uma estrutura cilíndrica oca com múltiplas camadas sobrepostas.
O produto adota uma “estrutura de alta porosidade” porque os próprios poros servem como uma “camada isolante”. Do ponto de vista da ciência dos materiais, quanto mais difícil for a transferência de calor contínua, melhor será o desempenho do isolamento térmico; a estrutura de alta porosidade bloqueia efetivamente as vias de condução de calor.
D design de densidade
Os componentes estruturais restantes do CFC normalmente têm uma densidade de 1.4–1.9 , pois requerem resistência suficiente. Em contraste, os tubos de isolamento de feltro rígido CFC geralmente têm uma densidade de 0.12–0.25 , resultando em peso extremamente baixo, inércia térmica mínima e desempenho de aquecimento rápido.
Semicera exibe uma densidade de ≤0,18 , propriedades leves e baixa inércia térmica, juntamente com uma excelente taxa de aquecimento.
Mecanismo de condução térmica
Os componentes convencionais de CFC requerem rápida condução de calor e distribuição uniforme de temperatura em todo o campo térmico, necessitando de estruturas de fibra altamente contínuas. No entanto, o núcleo de feltro duro CFC funciona para bloquear o fluxo de calor: isola através dos seus poros, reduz a transferência de calor no estado sólido, dispersa o calor nas interfaces das fibras e emprega uma estrutura complexa que reflete a radiação infravermelha a altas temperaturas, dissipando assim a energia radiativa.
Projeto Mecânico
Os componentes estruturais convencionais de CFC priorizam resistência, rigidez e capacidade de suporte de carga – como aqueles que suportam cristais ou estruturas de grafite. Em contraste, as mangas de isolamento de feltro rígido enfatizam a estabilidade dimensional sem colapso ou descarga de escória e não são projetadas para suportar cargas pesadas.
Semícera
Para resolver problemas como desprendimento de fibra e desprendimento de pó, a Semicera emprega um processo de densificação de superfície que utiliza CVI, deposição de PyC e cura de resina para formar uma “camada de casca dura”, reduzindo assim o desprendimento de fibra. Além disso, a Semicera aplica um revestimento pirolítico de carbono na superfície. Este revestimento apresenta alta pureza, superfície densa e resistência a altas temperaturas, tornando-o ideal para crescimento de cristais de SiC, recozimento de semicondutores e aplicações em ambientes térmicos.
Por isso, a Semicera também recomenda que os clientes apliquem um revestimento para prolongar a vida útil do produto.
Por que os campos de aquecimento de alta qualidade estão adotando cada vez mais a “estrutura composta de feltro duro”?
Embora o feltro rígido puro ofereça excelente desempenho de isolamento térmico, sua baixa resistência o torna propenso ao colapso e à deformação. Portanto, os fabricantes normalmente empregam um “ Esqueleto CFC + camada de isolamento de feltro rígido ” estrutura.
A estrutura típica consiste em:
camada externa – uma estrutura de suporte de carga CFC;
camada intermediária – uma camada rígida de isolamento de feltro;
camada interna – uma camada protetora de papel PyC/grafite.
A camada externa garante estabilidade estrutural, a camada intermediária fornece isolamento térmico e a camada interna mantém a limpeza e evita o derramamento de pó. Esta configuração representa o projeto mais predominante para campos térmicos de semicondutores, fornos de crescimento de cristais de SiC e sistemas térmicos fotovoltaicos em grande escala.
Por que adotar a estrutura de um “cilindro isolante de feltro duro”?
Em um forno de alta temperatura operando a 2.000°C, a perda de calor ocorre principalmente através de “radiação + condução”. Uma vez que um único isolamento rígido de placa CFC proporciona eficiência económica insuficiente, é utilizado um feltro rígido multicamadas combinado com uma estrutura de esqueleto CFC. Esta configuração reduz a condutividade térmica, diminui o consumo de energia, melhora a uniformidade do campo de temperatura e mitiga a concentração de tensão térmica.
