Fortgeschrittenes Saphirkristall verbessert Optik, Elektronik und Thermik

Stellen Sie sich ein Material vor, das so hart wie Diamant, korrosionsbeständiger als die meisten Metalle, mit optischer Klarheit, die erstklassigem Glas Konkurrenz macht, und in der Lage ist, unter extremer Hitze stabil zu bleiben. Dies ist Saphirkristall – ein konstruiertes Material, das außergewöhnliche Eigenschaften kombiniert und Branchen von der Optik und Elektronik bis zur Medizintechnik verändert.

Chemisch aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) zusammengesetzt, ist Saphirkristall kein traditioneller Edelstein, sondern ein hochreiner Einkristall, der durch künstliche Verfahren gezüchtet wird. Seine herausragenden physikalischen, chemischen, optischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften machen es zu einer idealen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Bereichen.

Saphirkristall weist eine bemerkenswerte chemische Stabilität auf und funktioniert in korrosiven Umgebungen hervorragend:

• Nicht-poröse Struktur: Im Gegensatz zu Aluminiumoxid-Keramiken verhindert die dichte kristalline Struktur von Saphir das Eindringen von Verunreinigungen und Korrosion.
• Witterungsbeständigkeit: Behält Leistung und Aussehen trotz längerer Einwirkung von natürlichen Elementen bei.
• Hydrationsbeständigkeit: Reagiert nicht mit Wasser, wodurch Materialabbau verhindert wird.
• Korrosionsbeständigkeit: Bei Raumtemperatur nahezu undurchlässig für Lösungsmittel oder Säuren, obwohl konzentrierte Phosphorsäure und starke Laugen bei 600 °C-800 °C leichte Korrosion verursachen können.

Saphir behält die Stabilität bei Hochtemperaturanwendungen bei:

• Schmelzpunkt: 2053 °C (3727 °F)
• Maximale Betriebstemperatur: Behält die meisten Eigenschaften bis zu 1800 °C (3272 °F) bei
• Wärmeleitfähigkeit: 40 W/m·K bei 25 °C
• Wärmeausdehnung: 4,5×10⁻⁶/K⁻¹ bei 25 °C; 9,0×10⁻⁶/K⁻¹ bei 1000 °C (90°-Orientierung)
• Spezifische Wärmekapazität: 750 J/kg·K bei 27 °C

Saphir bietet eine ausgezeichnete Transmission über ultraviolette, sichtbare und infrarote Spektren:

• Brechungsindizes: 1,768 (ordentlicher Strahl, C-Achse) und 1,760 (außerordentlicher Strahl)
• Doppelbrechung: 0,008, ermöglicht Polarisationsanwendungen
• Transmission: >85 % für 0,1 mm Dicke über 0,3-4,0 µm Wellenlängen
• IR-Leistung: Behält eine gute Infrarot-Transmission für optische Komponenten bei

Die mechanische Festigkeit von Saphir übertrifft in Umgebungen mit hoher Belastung:

• Härte: Mohs 9, Knoop 2000 kg/mm² (nur Diamant ist härter)
• Druckfestigkeit: 2,0 GPa
• Biegefestigkeit: 900 MPa
• Youngscher Modul: 400 GPa bei 20 °C
• Bruchzähigkeit: 2,0 MPa·m½

Als elektronisches Substratmaterial bietet Saphir:

• Volumenwiderstand: 10¹⁶ Ohm·cm bei 25 °C
• Dielektrizitätskonstante: 9,4-11,6 (frequenzabhängig)
• Dielektrische Festigkeit: >48 kV/mm

Wichtige strukturelle Eigenschaften umfassen:

• Dichte: 3,98 g/cm³
• Kristallstruktur: Hexagonal mit Gitterparametern a=4,748 Å, c=12,957 Å
• Schallgeschwindigkeit: ~10 km/s

Hinweis: Die Leistungseigenschaften können je nach Kristallorientierung, Geometrie und Oberflächenqualität variieren. Bei der Auswahl des geeigneten Materials sollten die spezifischen Anwendungsanforderungen berücksichtigt werden.