Τα κεραμικά είναι μια ουσία που είναι εύθραυστη και σκληρή. Σε αυτήν την ανάρτηση, ας διερευνήσουμε εάν το κεραμικό λειτουργεί ως ηλεκτρικός μονωτήρας ή αγωγός.
Η κεραμική είναι ένας μονωτήρας στη φυσική του μορφή. Αυτός είναι ένας μη αγώγιμος μονωτήρας που σχηματίζεται από διαπερατή άργιλο που είναι καφέ, κόκκινος ή λευκός που λειτουργεί ως διαχωριστικό μεταξύ ηλεκτρολυτικών πυκνωτών.
Το γεγονός ότι το κεραμικό είναι μονωτής της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, η χρήση του ως μονωτή, το πότε και πώς το κεραμικό μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα και το ευρύτερο πλαίσιο θα καλυφθούν περαιτέρω λεπτομερώς.
Γιατί το κεραμικό είναι καλός ηλεκτρικός μονωτήρας;
Η πορσελάνη, τα πήλινα και τα λιθόκτιστα είναι οι τρεις κύριες κατηγορίες κεραμικών. Ας συζητήσουμε γιατί το κεραμικό είναι ένας καλός ηλεκτρικός μονωτήρας.
Το κεραμικό είναι ένας καλός ηλεκτρικός μονωτήρας, επειδή η απίστευτα μικρή ποσότητα σπατάλης μη συζευγμένων ηλεκτρονίων στα κεραμικά το καθιστά ακατάλληλο για παραγωγή ενέργειας. Οι εξαιρετικά ισχυρές αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίων διατηρούν τα άτομα του κεραμικού συγκολλητικού.
Image Credit - Wikipedia
Αυτά τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να ανταλλάσσονται ή να χρησιμοποιηθούν από τα ιόντα για να κινούνται ελεύθερα. Στην εικόνα, Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης χαμηλής μεγέθυνσης προηγμένο κεραμικό υλικό. Οι ιδιότητες των κεραμικών καθιστούν τη θραύση μια σημαντική μέθοδο επιθεώρησης.
Είναι το κεραμικό καλό μονωτικό θερμότητας;
Ανώτερες ιδιότητες μόνωσης λόγω της έλλειψης ροών ηλεκτρονίων, η ύλη είναι λιγότερο αγώγιμη. Ας διερευνήσουμε αν το κεραμικό κάνει έναν αξιοπρεπή θερμομονωτικό.
Το κεραμικό είναι καλό θερμομονωτικό καθώς μπορούν να αντέξουν τις υψηλές θερμοκρασίες συγκρατώντας τη θερμότητα χωρίς να μεταφέρουν τη ροή. Λειτουργούν ως εξαιρετικά θερμικά εμπόδια στο διάστημα επικολλώντας ως χιτώνια στο διαστημικό λεωφορείο.
Οι μονωτές ανάρτησης, στέλεχος, καρφίτσας, παραμονής και αγκίστρωσης είναι μερικές μόνο από τις πέντε κατηγορίες που χρησιμοποιούνται για την κατηγοριοποίηση των κεραμικών μονωτών.
Ιδιότητες κεραμικών
- Το πάχος του κεραμικού είναι μεταξύ 0.5 mm έως 1.6 mm και περίπου 1.0 mm έως 1.5 mm διαθέσιμος χώρος για επένδυση κεραμικού.
- Σε κανονική θερμοκρασία δωματίου, η πυκνότητα του κεραμικού είναι 6 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
- Το σημείο τήξης ή το σημείο μαλάκυνσης του κεραμικού είναι 2000 βαθμοί Κελσίου έως 840 βαθμούς Κελσίου.
- Η αντοχή σε θλίψη του κεραμικού είναι 1500 MPa έως 3000 MPa.
- Η μέση θερμική αγωγιμότητα του κεραμικού είναι 5.077 W/mk
- Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας για το κεραμικό είναι μεταξύ 430 W/ (m2k) και 560 W/ (m2κ).
- Η διηλεκτρική αντοχή για το κεραμικό είναι 15 kV/cm.
- Η ειδική θερμότητα για τον μονωτήρα κεραμικών στους 35 βαθμούς κελσίου είναι μεταξύ 0.0323 και 0.326 J/kg/K.
- Μέτρο ελαστικότητας για το κεραμικό είναι 393 GPa.
- Η αντοχή σε εφελκυσμό για το κεραμικό είναι 260 MPa έως 300 MPa.
Χρήσεις κεραμικού ως μονωτικού
Η αναλογία της ισχύος διάτρησης προς την τάση υπερχείλισης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δείξει τον παράγοντα ασφάλειας ενός μονωτή. Ας μιλήσουμε για το πώς το κεραμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μονωτικό.
- Μπουζί
- Υποστήριξη καλωδίων
- Πόλος
- Ασφάλεια
- Κατανομή χαμηλής τάσης
- Κάμινος
- Κεραμικός Φούρνος ή Κλίβανος
- Κεραμικός θερμαντήρας
Μπουζί
Το μπουζί είναι μια αρκετά απλή συσκευή που εκτελεί μια σειρά από κρίσιμες αλλά ξεχωριστές εργασίες. Πρώτα και κύρια, ουσιαστικά προκαλεί έναν ψεύτικο κεραυνό μέσα στην κυλινδροκεφαλή του κινητήρα ή στον θάλαμο καύσης. Η τάση του μπουζί μπορεί να κυμαίνεται από 20,000 έως πάνω από 100,000 βολτ.
Υποστήριξη καλωδίων
Οι κεραμικοί μονωτές μηχανικής τάσης προορίζονται για χρήση σε σενάρια όπου τα καλώδια ή τα σύρματα που κρέμονται από την οροφή τραβούν τον μονωτή. Εξυπηρετούν τον ίδιο σκοπό με τους κεραμικούς μονωτές υποστήριξης για εναέρια καλώδια, κεραίες ραδιοφώνου και καλώδια ρεύματος.
Πόλος
Τα καλώδια σε πόλους κοινής χρήσης ή τηλεφώνου υποστηρίζονται από κεραμικούς μονωτές. Οι μονωτές στήριξης από κεραμικά σύρματα έχουν σχήμα ομπρέλας για να προστατεύουν το χαμηλότερο τμήμα του μονωτή και τα καλώδια από το χιόνι και τη βροχή.
Ασφάλεια
Η κύρια λειτουργία των μονωτών είναι να ρυθμίζουν τη ροή του ρεύματος και να το εμποδίζουν να ταξιδεύει προς τη γη. Εάν τα καλώδια κοπούν και πέσουν στο έδαφος, οι κεραμικοί μονωτές ασφαλείας παραμένουν στη θέση τους και παρέχουν μόνωση. Είναι τοποθετημένα με τρόπο που διασφαλίζει ότι τα καλώδια δεν θα έρθουν σε επαφή με τη γη.
Κατανομή χαμηλής τάσης
Ένα δίκτυο χαμηλής τάσης, που συνήθως καλείται ως δευτερεύον δίκτυο, μεταφέρει ισχύ από τον μετασχηματιστή ισχύος στους ηλεκτρικούς μετρητές των τελικών χρηστών καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας διανομής. Τα δευτερεύοντα δίκτυα λειτουργούν σε επίπεδα χαμηλής τάσης, τα οποία είναι συνήθως ισοδύναμα με την τάση δικτύου του ηλεκτρικού εξοπλισμού.
Κάμινος
Ο κλίβανος είναι μια συσκευή που στέλνει θερμότητα και τη μεταφέρει στα υλικά προκειμένου να αλλάξει τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες. Τυπικά, η θερμότητα παράγεται μέσω της καύσης στερεών, υγρών, αερίων καυσίμων ή με την εφαρμογή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω θέρμανσης με αντίσταση ή επαγωγικής θέρμανσης.
Κεραμικός φούρνος ή φούρνος
Ο κλίβανος είναι ένα είδος θερμομονωμένου φούρνου που παράγει θερμοκρασίες αρκετά υψηλές για να ολοκληρώσει ορισμένες διαδικασίες, όπως σκλήρυνση, ξήρανση ή χημικές αλλοιώσεις. Για χιλιάδες χρόνια, τα τεχνουργήματα από πηλό έχουν μετατραπεί σε αγγεία, πλακάκια και τούβλα χρησιμοποιώντας κλιβάνους.
Κεραμικός θερμαντήρας
Οι κεραμικές θερμάστρες είναι ηλεκτρικές θερμάστρες που λειτουργούν με βάση την αντίσταση θέρμανσης και διαθέτουν κεραμικό θερμαντικό στοιχείο με θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Τα κεραμικά υλικά έχουν αρκετή θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική αντίσταση για να παράγουν και να μεταφέρουν θερμότητα καθώς το ρεύμα περνά μέσα από αυτά.
Πότε το κεραμικό άγει ηλεκτρισμό;
Οι επενδύσεις του φούρνου είναι κατασκευασμένες από κεραμικό. Ας εξετάσουμε την ηλεκτρική αγωγιμότητα του κεραμικού.
- Τα κεραμικά είναι εξαιρετικοί ηλεκτρονικοί φορείς καθώς σχηματίζουν επικαλυπτόμενες ενεργειακές ζώνες εάν αναμειγνύονται σε ημιμέταλλα όπως οξείδιο μολύβδου, οξείδιο ρουθηνίου, βισμούθιο.
- Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να περάσει στο κεραμικό όταν παρέχεται αρκετά υψηλή τάση στο κεραμικό, το οποίο κερδίζει σημαντική ποσότητα ενέργειας για να απελευθερώσει ηλεκτρόνια.
Το κεραμικό έχει πολύ υψηλή διηλεκτρική αντοχή και επομένως μπορεί να χάσει ηλεκτρική ενέργεια σε συγκεκριμένες ενέργειες.
Συμπέρασμα
Μπορούμε να συμπεράνουμε από αυτό το άρθρο ότι το κεραμικό είναι ένας καλός θερμικός και ηλεκτρικός μονωτήρας στη φυσική του μορφή. Ωστόσο, ορισμένοι τύποι κεραμικών άγουν τον ηλεκτρισμό και έχουν υψηλή αγωγιμότητα. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις ιδιότητες του κεραμικού, τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ως μονωτικό, κεραμικές εφαρμογές και άλλα θέματα που σχετίζονται με το θέμα του κεραμικού.
