Zaawansowany kryształ szafiru wzmacnia optykę, elektronikę i systemy cieplne

Wyobraź sobie materiał tak twardy jak diament, bardziej odporny na korozję niż większość metali, o przejrzystości optycznej dorównującej szkłu premium i zdolny do zachowania stabilności w ekstremalnych temperaturach. To kryształ szafirowy – materiał inżynieryjny łączący wyjątkowe właściwości, który zmienia branże od optyki i elektroniki po technologię medyczną.

Skład chemiczny kryształu szafirowego to tlenek glinu (Al₂O₃). Nie jest to tradycyjny kamień szlachetny, lecz wysokiej czystości monokryształ wyhodowany metodami sztucznymi. Jego wyjątkowe właściwości fizyczne, chemiczne, optyczne, termiczne i elektryczne sprawiają, że jest idealnym wyborem do wymagających zastosowań w wielu dziedzinach.

Kryształ szafirowy wykazuje niezwykłą stabilność chemiczną, doskonale sprawdzając się w środowiskach korozyjnych:

• Struktura nieporowata: Gęsta, krystaliczna struktura szafiru, w przeciwieństwie do ceramiki glinowej, zapobiega wnikaniu zanieczyszczeń i korozji.
• Odporność na warunki atmosferyczne: Utrzymuje wydajność i wygląd pomimo długotrwałego narażenia na działanie naturalnych czynników.
• Odporność na hydratację: Nie reaguje z wodą, zapobiegając degradacji materiału.
• Odporność na korozję: Prawie nieprzepuszczalny dla rozpuszczalników lub kwasów w temperaturze pokojowej, chociaż stężony kwas fosforowy i silne zasady mogą powodować lekką korozję w temperaturze 600°C-800°C.

Szafir zachowuje stabilność w zastosowaniach wysokotemperaturowych:

• Temperatura topnienia: 2053°C (3727°F)
• Maksymalna temperatura pracy: Zachowuje większość właściwości do 1800°C (3272°F)
• Przewodność cieplna: 40 W/m·K w 25°C
• Rozszerzalność cieplna: 4.5×10⁻⁶/K⁻¹ w 25°C; 9.0×10⁻⁶/K⁻¹ w 1000°C (orientacja 90°)
• Ciepło właściwe: 750 J/kg·K w 27°C

Szafir oferuje doskonałą przepuszczalność w zakresie widma ultrafioletowego, widzialnego i podczerwonego:

• Współczynniki załamania: 1.768 (promień zwyczajny, oś C) i 1.760 (promień nadzwyczajny)
• Dwójłomność: 0.008, umożliwiająca zastosowania polaryzacyjne
• Przepuszczalność: >85% dla grubości 0,1 mm w zakresie długości fal 0,3-4,0µm
• Wydajność IR: Utrzymuje dobrą transmisję w podczerwieni dla komponentów optycznych

Wytrzymałość mechaniczna szafiru wyróżnia się w środowiskach o dużych naprężeniach:

• Twardość: Mohs 9, Knoop 2000 kg/mm² (drugi po diamencie)
• Wytrzymałość na ściskanie: 2,0 GPa
• Wytrzymałość na zginanie: 900 MPa
• Moduł Younga: 400 GPa w 20°C
• Wytrzymałość na pękanie: 2,0 MPa·m½

Jako materiał podłoża elektronicznego, szafir oferuje:

• Rezystywność objętościowa: 10¹⁶ om·cm w 25°C
• Stała dielektryczna: 9,4-11,6 (zależna od częstotliwości)
• Wytrzymałość dielektryczna: >48 kV/mm

Kluczowe właściwości strukturalne obejmują:

• Gęstość: 3,98 g/cm³
• Struktura krystaliczna: Sześciokątna z parametrami sieci a=4,748Å, c=12,957Å
• Prędkość akustyczna: ~10 km/s

Uwaga: Charakterystyka wydajności może się różnić w zależności od orientacji kryształu, geometrii i jakości powierzchni. Odpowiedni dobór materiału powinien uwzględniać specyficzne wymagania aplikacji.