Keramiken sind aufgrund ihrer inhärenten Eigenschaften, zu denen ein hoher Widerstand gegen den elektrischen Stromfluss gehört, im Allgemeinen gute elektrische Isolatoren. Bestimmte Keramiktypen, wie Siliziumkarbid (SiC), können jedoch so bearbeitet werden, dass sie leitfähig sind, was in verschiedenen Anwendungen einzigartige Vorteile bietet.
Zusammenfassung:
Keramische Werkstoffe sind in der Regel ausgezeichnete elektrische Isolatoren, da sie einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen und keine freien Elektronen besitzen, die Strom leiten könnten. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Anwendungen, bei denen die elektrische Isolierung von entscheidender Bedeutung ist. Bestimmte Keramiken wie Siliziumkarbid können jedoch so modifiziert werden, dass sie leitfähig werden, was ihren Nutzen in Bereichen erweitert, in denen elektrische Leitfähigkeit in Kombination mit den mechanischen und thermischen Eigenschaften von Keramiken erforderlich ist.
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Erläuterung:Allgemeine Isolationseigenschaften von Keramik:
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Keramiken bestehen aus fest gebundenen Ionen und Elektronen, die keine leichte Bewegung von elektrischen Ladungen zulassen. Diese Struktureigenschaft führt zu einem hohen elektrischen Widerstand und macht Keramiken zu hervorragenden Isolatoren. Tonerde (Aluminiumoxid) wird beispielsweise als dielektrisches Material in Hochtemperaturumgebungen verwendet, da es elektrische Kurzschlüsse verhindern kann.
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Leitende Keramiken:
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Trotz ihres isolierenden Charakters können keramische Werkstoffe so bearbeitet werden, dass sie leitende Eigenschaften aufweisen. Siliziumkarbid kann beispielsweise so bearbeitet werden, dass sein spezifischer Widerstand auf ein für die Funkenerosion geeignetes Niveau gesenkt wird. Diese Modifikation ermöglicht die Herstellung komplexer Formen und großer Bauteile, die ansonsten aufgrund der Härte und Sprödigkeit des Materials schwierig zu fertigen wären.Anwendungen von Isolierkeramik:
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Die isolierenden Eigenschaften von Keramik werden in verschiedenen Branchen genutzt. So werden beispielsweise Keramikfaserplatten in Prozessen eingesetzt, in denen Graphit nicht toleriert werden kann, und Aluminiumoxid wird in Hochtemperaturumgebungen verwendet, um elektrische Kurzschlüsse zu verhindern. Diese Materialien werden aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, extremen Bedingungen standzuhalten, ohne ihre Isolierfähigkeit zu beeinträchtigen.
Anwendungen von Leitkeramik:
Leitende Keramiken wie Siliziumkarbid werden in elektrischen Hochtemperatur-Heizelementen, Halbleiterbauelementen und verschleißfesten Komponenten eingesetzt. Durch die Möglichkeit, die elektrische Leitfähigkeit dieser Keramiken anzupassen, können sie in Umgebungen eingesetzt werden, in denen herkömmliche Metalle aufgrund von Korrosion oder hohen Temperaturen versagen würden.
Vergleich mit Metallen:
