Dielektrische Keramik in modernen High-Tech-Anwendungen

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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Morgan Advanced Ceramics

Medizinische Anwendungen — ein Tummelplatz dielektrischer Keramik

Es gibt zahlreiche medizinische Anwendungen, in denen keramische dielektrische Komponenten aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften eingesetzt werden. So etwa Systeme zur Augenkorrektur. Die erhöhte Nachfrage nach Laser-Augenchirurgie hat zu einer erhöhten Nachfrage nach einer längeren Nutzungsdauer von Systemen und nach einem höheren Wiederholungspotenzial der Kondensatoren geführt. Dies kann durch die Nutzung von Keramik-Kondensatoren erzielt werden.

Laser für dermatologische Behandlungen und die Augenchirugie

Excimer-Laser werden vielfach in der Augenchirurgie und für dermatologische Behandlungen verwendet, da das Licht außergewöhnlich gut fokussiert werden kann und sich erforderliche Kontrollen sehr präzise und genau durchführen lassen. Es wird außerdem gut von biologischer Materie absorbiert. Das UV-Licht, das eine sehr kurze Wellenlänge aufweist, dringt nicht weiter als bis zum ersten Nanometer der Zieloberfläche ein und die sehr kurze Impulsdauer von 10 100 ns zersetzt Oberflächenmaterial durch Ablösung und nicht durch Verbrennen. Daher verursacht es fast keine Erhitzung oder Änderung des zugrunde liegenden und umgebenden Gewebes.

Hochspannungs-Kondensatoren sorgen für Lichtimpule mit hoher Wiederholfrequenz

Die Laser werden gebraucht, um einen Strom von Lichtimpulsen mit hoher Wiederholung und kurzer Dauer zu produzieren. Die hohe Wiederholung kann durch Verwendung von Hochspannungs-Kondensatoren erzielt werden, bei denen eine hochspannungsgepulste Entladung erforderlich ist, um die Lasergase zu aktivieren. Diese Impulsentladungen können durch schnelle Entladung der elektrischen Energie erhalten werden, die in diesen keramischen Hochspannungs-Kondensatoren gespeichert ist. Ein Schlüsselaspekt des in dieser Anwendung verwendeten Materials liegt darin, dass es wenig bis keinen piezoelektrischen Effekt zeigt (mechanische Verformung bei angelegtem elektrischen Feld oder umgekehrt).

Phononen hoher Energie in der Laser-Augenchirurgie

Die Lichtimpulse geben den Gasmolekülen im Laser eine hohe Dosis an Energie, die in Form eines Lichtteilchens oder Phonons freigegeben wird. Phonone sind Lichtquellen mit sehr hoher Energie, die für die Laser-Augenchirurgie genutzt werden können. Mit nicht wärmeschädigenden und präzise kontrollierbaren Argonfluorid-Excimer-Laserstrahlen sind effektive Behandlungen von Weit- und Kurzsichtigkeit möglich, die bereits Millionen von Menschen von Brillen oder Kontaktlinsen befreit haben.

Keramik-Chipkondensatoren in der Magnetresonanztomographie

Mehrschicht-Chipkondensatoren werden in Magnetresonanz-(MRT-)Systemen verwendet, um die von diesen Systemen generierten Magnetfelder abzustimmen. Die Nachfrage nach immer höherer Abstimmungsgenauigkeit hat zu einem gestiegenen Bedarf nach einer nicht magnetischen Lösung geführt. Diese besteht aus einer stabilen keramischen Zusammensetzung mit sehr geringem Verlust. Hf-Kondensatoren werden auch als Filter in MRT-Systemen verwendet, da sie einen Temperaturkoeffizient der Frequenz von Null haben. Es gibt sehr wenige passende keramische Materialien, die diese Eigenschaften aufweisen, und Morgan hat die technischen Möglichkeiten, um diese Lösungen anzubieten.

Kondensatoren in Stromversorgungsnetzen zur Erkennung von Ausfällen

In elektrischen Stromversorgungsnetzen werden Kondensatoren verwendet, um spannungsführende Anzeigekomponenten für 24-kV-Systeme zu bieten. Diese Kondensatoren werden durch das Netzwerk genutzt, um Ausfälle der Stromversorgung im System zu erkennen und müssen sehr hohen elektrischen Impulsen, zum Beispiel während eines Blitzeinschlags, widerstehen.

Verlustarme Hf-Keramikkondensatoren in der Massenspektrometrie

Innerhalb des Analytikmarktes stützen sich einige Massenspektrometer auf die Erzeugung von Plasma zur Ionisierung der untersuchten Proben. Hochfrequenz-Kondensatoren werden bei der Erzeugung dieses Plasmas verwendet, wo geringer elektrischer Verlust entscheidend ist.

Veränderte Keramikmischungen erschließen immer neue Anwendungen

Keramische Komponenten haben bei der Entwicklung vieler alltäglicher Technologien eine wichtige Rolle gespielt und werden auch in Zukunft verstärkt zu berücksichtigen sein. Da es immer mehr Anwendungen für diese Geräte gibt, steigt die Nachfrage nach besserer Leistung von Ausrüstung und effizienten Lösungen. Keramische Komponenten können eine ausgezeichnete Wahl bieten und es werden fortwährend neue Zusammensetzungen entwickelt, um spezifische dielektrische Eigenschaften zu erzielen. Höher dielektrische Materialien mit geringen elektrischen Verlusteigenschaften und Temperaturstabilität bieten fortwährend neue Lösungen für einige der Probleme, denen Designer gegenüberstehen.

Elektrokeramische Komponenten spielen in den Automobil- und Halbleitermärkten eine immer größere Rolle. Möglichkeiten der elektrischen Sensortechnologie und Elektroantriebe suchen noch immer nach den Lösungen, die keramische Werkstoffe bieten können.

*Paul Turnbull ist Produktmanager bei Morgan Electro Ceramics

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