Aplicación de piezas cerámicas en vehículos de nuevas energías

Con el continuo desarrollo de la industria automotriz y las crecientes exigencias de las personas en materia de protección ambiental, ahorro de energía, seguridad y comodidad, los materiales para automóviles también están cambiando constantemente. Especialmente bajo la ola de electrificación, el diseño del sistema de los automóviles ha experimentado cambios trascendentales y los materiales cerámicos avanzados están surgiendo lentamente en la aplicación de piezas de automóviles de nueva energía.

Materiales cerámicos en vehículos de nuevas energías Sustratos cerámicos
En los vehículos eléctricos, los dispositivos de embalaje de alta potencia desempeñan un papel decisivo en la regulación de la velocidad del vehículo y el almacenamiento y la conversión de corriente alterna y continua. Los ciclos térmicos de alta frecuencia imponen requisitos estrictos en cuanto a la disipación de calor de los embalajes electrónicos. Al mismo tiempo, la complejidad y la diversidad del entorno de trabajo requieren que los materiales de embalaje tengan una buena resistencia al choque térmico y una alta resistencia para desempeñar un papel de apoyo.

Los sustratos cerámicos más utilizados son: Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN, etc. Entre ellos, el nitruro de silicio es reconocido a nivel nacional e internacional como el mejor material de sustrato cerámico con alta conductividad térmica, alta confiabilidad y otras propiedades integrales. Pero en general, desde la perspectiva de la conductividad térmica, la resistencia al desgaste, las propiedades mecánicas y otras características, los sustratos cerámicos Si3N4 y AlN se han convertido en materiales de sustrato dignos de atención en el futuro.

Relé cerámico
La tecnología de control eléctrico es un indicador importante del nivel de desarrollo de los vehículos eléctricos de nueva energía y de ahorro energético. Los relés cerámicos de CC de alto voltaje son los componentes principales del sistema de control electrónico. En un relé de vacío de CC de alto voltaje, en una cavidad de vacío sellada por metal y cerámica, el aislante cerámico está conectado de forma deslizable entre el conjunto de contacto móvil y la varilla de empuje, de modo que el contacto móvil y el contacto estático están en buen aislamiento eléctrico del sistema de circuito magnético compuesto por la placa de hierro del yugo magnético del relé, el núcleo de hierro y otras partes en cualquier estado de conducción o desconexión, asegurando así la capacidad de ruptura de arco del relé al conmutar cargas de alto voltaje de CC. Los arcos son la principal causa de la combustión espontánea de los automóviles. Solo los productos de relé que utilizan conexión y desconexión "sin arco" pueden resolver fundamentalmente el problema de la "combustión espontánea".

Fusibles cerámicos
Los fusibles para automóviles se dividen en fusibles de bajo y alto voltaje. Los fusibles de alto voltaje son principalmente adecuados para vehículos de nueva energía. El voltaje de aplicación es generalmente de 60 V CC a 1500 V CC. Se trata principalmente de fusibles de potencia (fusibles de alto voltaje para vehículos de nueva energía) para proteger el circuito principal y el circuito auxiliar. A medida que el mercado de vehículos de nueva energía ingresa a la plataforma de alto voltaje, no se pueden ignorar los requisitos de seguridad de los campos de alto voltaje, como la carga rápida, los motores y los dispositivos de potencia. La capacidad de ruptura rápida de los fusibles en estabilidad y respuesta a sobrecorriente mantendrá un aumento de alta velocidad en la demanda bajo el rápido crecimiento de los vehículos de nueva energía.

MLCC para automóviles
En comparación con los vehículos tradicionales, el nivel de electrificación de los vehículos eléctricos ha mejorado enormemente. Desde el nuevo sistema de control electrónico y gestión de baterías, pasando por el sistema de entretenimiento de audio y video, hasta el sistema ADAS y el sistema de conducción totalmente automático, etc., la mejora del nivel de la electrónica automotriz ha promovido en gran medida el crecimiento de los MLCC automotrices.
La demanda de MLCC varía según el grado de electrificación de los modelos. Un vehículo totalmente eléctrico requiere hasta 18.000 MLCC. Con la continua profundización de la tendencia de las cuatro nuevas modernizaciones de automóviles, la demanda de MLCC de grado automotriz está creciendo.

Cojinetes cerámicos
En el marco de la ola de electrificación, los vehículos de nueva energía han planteado nuevos requisitos para los cojinetes de los automóviles. En primer lugar, en comparación con los cojinetes tradicionales, los cojinetes de los motores tienen una alta velocidad y requieren una densidad menor y materiales relativamente más resistentes al desgaste; al mismo tiempo, debido a los cambios en el campo electromagnético circundante causados ​​por la corriente alterna del motor, se requiere un mejor aislamiento para reducir la corrosión eléctrica causada por la descarga del cojinete; en tercer lugar, se requiere que la superficie de la bola del cojinete sea más lisa y menos desgastada. Entre los materiales cerámicos, los cojinetes cerámicos de nitruro de silicio se consideran los mejores materiales para la fabricación de cojinetes de automóviles debido a sus ventajas de peso ligero, alta dureza, alta resistencia, baja fricción, alta resistencia al calor, excelente aislamiento eléctrico y larga vida útil.

Disco de freno de cerámica de carbono
El material compuesto de cerámica de carbono (C/C-SiC) es un nuevo tipo de material para pastillas de freno desarrollado sobre la base de material compuesto de carbono/carbono. El material está compuesto de fieltro punzonado integral de fibra de carbono cuasi tridimensional como refuerzo del esqueleto y carbono depositado, SiC y silicio residual como matriz. El material combina las propiedades físicas de la fibra de carbono y el carburo de silicio policristalino, y tiene las características de estabilidad a altas temperaturas, alta conductividad térmica y alto calor específico.

En el marco de la tendencia de electrificación, inteligencia y alta tecnología en la industria de vehículos de nueva energía, el sistema de frenos de cerámica de carbono puede mejorar significativamente la velocidad de respuesta del vehículo y acortar la distancia de frenado. Se espera que se convierta en el mejor actuador para el frenado controlado por cable y se puede decir que será el componente clave para la reducción de peso de los vehículos eléctricos en el futuro.

Diafragma cerámico
Con el aumento de la densidad energética de las baterías de litio, también aumentarán los requisitos de los diafragmas. Los materiales cerámicos se han convertido en la dirección de desarrollo de los futuros diafragmas de las baterías de energía por su baja conductividad térmica, alta seguridad y buena afinidad con los electrolitos. Los materiales cerámicos más utilizados incluyen α-alúmina, boehmita, etc.

Carrocería, chasis y otras piezas estructurales de cerámica.
El nuevo material de aluminio cerámico tiene las características de alta resistencia y peso ligero, resistencia al calor y resistencia a la fatiga, absorción de impactos y baja expansión, fácil procesamiento y fácil plasticidad. Este material combina las ventajas de las partículas cerámicas y las aleaciones de aluminio, rompe las limitaciones de rendimiento de un solo material y tiene las propiedades superiores de peso ligero, alta rigidez, alta resistencia, alta resistencia a la fatiga y resistencia a altas temperaturas. Se aplica a varias partes de automóviles, como partes estructurales de la carrocería, partes del chasis de automóviles, etc., para lograr los objetivos de reducir el peso del automóvil, reducir los costos y mejorar la vida útil por fatiga, al mismo tiempo que se reducen los costos.

Componentes ópticos
Las cerámicas transparentes son materiales policristalinos con cierta transmitancia de luz preparados mediante tecnología cerámica, también conocidos como cerámicas ópticas. En comparación con los materiales ópticos de vidrio o resina, las cerámicas transparentes no solo tienen una calidad de transmisión de luz similar al vidrio óptico, sino que también son más fuertes, más duras, más resistentes a la corrosión y más resistentes a las altas temperaturas. Se pueden utilizar en condiciones de trabajo extremadamente duras y se puede cambiar el índice de refracción. En la actualidad, algunos fabricantes de la industria han estado tratando de utilizar materiales cerámicos transparentes como lentes de cámaras montadas en vehículos, materiales para ventanas de radar láser, dispositivos ópticos láser, etc.

Los materiales cerámicos avanzados están compuestos por enlaces iónicos o enlaces covalentes, por lo que tienen excelentes propiedades como alta resistencia, alta dureza, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y buena biocompatibilidad. Son materiales de alta calidad para piezas de vehículos de nueva energía.