Δισιλικτόνο μολυβδαινίου (MoSi2)
Το απολιπαντικό μολυβδαίνιο είναι πυρίμαχο κεραμομεταλλουργικό (κεραμικό-μεταλλικό σύνθετο) που χρησιμοποιείται κυρίως ως υλικό θερμαντικού στοιχείου. Αυτό είναι ένα επιθυμητό υλικό για φούρνους υψηλής θερμοκρασίας λόγω του υψηλού σημείου τήξης και της καλής αντοχής στη διάβρωση. Τα στοιχεία θέρμανσης πυριτικού μολυβδαινίου παράγονται από διάφορες ενεργοβόρες διεργασίες όπως μηχανικό κράμα, σύνθεση καύσης, σύνθεση κραδασμών και θερμή ισοστατική πίεση.
Οι θερμαντήρες τύπου MoSiا μπορούν να επιτύχουν θερμοκρασίες θέρμανσης έως 1.900 °C. Τα μειονεκτήματα για τη χρήση πυριτικού μολυβδαινίου είναι η χαμηλή αντοχή του σε συνθήκες περιβάλλοντος και ο ερπυσμός υψηλής θερμοκρασίας. Η ευθραυστότητά του σε θερμοκρασία δωματίου απαιτεί πολύ προσεκτικό χειρισμό. Η αυξημένη ανθεκτικότητα επιτυγχάνεται στη εύθραυστη-όλκιμο θερμοκρασία μετάβασης γύρω από 1.000°C. Ένας υψηλότερος ρυθμός ερπυσμού, από την άλλη πλευρά, προκαλεί το στοιχείο θέρμανσης να παραμορφώνεται εύκολα σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο πιο συνηθισμένος τύπος στοιχείου MoSi2 είναι ένας σχεδιασμός φουρκέτας 2 κνημών, ο οποίος συνήθως αιωρείται μέσω της οροφής ενός κλιβάνου και βρίσκεται γύρω από τους τοίχους του κλιβάνου. Άλλα σχήματα είναι διαθέσιμα συχνά σε συνδυασμό με κεραμικά μονωτικά πρώην που παρέχουν τόσο μηχανική υποστήριξη όσο και θερμομόνωση ως ολοκληρωμένο πακέτο.
Καρβίδιο πυριτίου (SiC)
Αυτός είναι ένας τύπος κεραμικού που παράγεται με επανακρυστάλλωση ή συγκόλληση αντίδρασης κόκκων SiC σε θερμοκρασίες άνω των 2.100 °C. Τα θερμαντικά στοιχεία καρβιδίου του πυριτίου είναι πορώδη σώματα (συνήθως 8-25%) όπου η ατμόσφαιρα του κλιβάνου μπορεί να αντιδράσει μέσω της διατομής του υλικού. Ολόκληρο το θερμαντικό στοιχείο μπορεί σταδιακά να οξειδωθεί, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση των ιδιοτήτων ηλεκτρικής αντίστασης των στοιχείων με την πάροδο του χρόνου (κοινώς αναφέρεται ως "γήρανση") Απαιτείται συνήθως μεταβλητή παροχή τάσης για τη διατήρηση της επιθυμητής εξόδου ισχύος από τα στοιχεία αυξάνοντας σταδιακά την τάση στα στοιχεία κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Αυτή η γήρανση περιορίζει τελικά τη ζωή και την απόδοση του θερμαντικού στοιχείου.
Το καρβίδιο του πυριτίου έχει πολλές ιδιότητες που το καθιστούν κατάλληλο για την κατασκευή θερμαντικών στοιχείων για πολύ υψηλές θερμοκρασίες εξυπηρέτησης. Αυτό το κεραμικό δεν έχει υγρή φάση. Αυτό σημαίνει ότι τα στοιχεία δεν θα κρεμούν ή δεν παραμορφώνονται λόγω ερπυσμού σε οποιαδήποτε θερμοκρασία και δεν απαιτούνται στηρίγματα μέσα στον κλίβανο. Το SiC εξαχνώνεται άμεσα σε θερμοκρασίες γύρω στους 2.700 °C. Επιπλέον, είναι χημικά αδρανές από τα περισσότερα υγρά διεργασίας και έχει υψηλή ακαμψία και χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής. Οι θερμαντήρες καρβιδίου πυριτίου μπορούν να επιτύχουν περίπου 1.600 έως 1.700°C τις θερμοκρασίες θέρμανσης.
Γραφίτη
Ο γραφίτης είναι ένα ορυκτό που αποτελείται από άνθρακα όπου τα άτομα είναι διατεταγμένα σε εξαγωνική δομή. Αυτό το ορυκτό, επίσης η συνθετική του μορφή, είναι ένας καλός θερμικός και ηλεκτρικός αγωγός. Ο γραφίτης μπορεί να παράγει θερμότητα σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 2.000 °C. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η ηλεκτρική του αντίσταση αυξάνεται σημαντικά. Επιπλέον, μπορεί να αντέξει θερμικούς κραδασμούς και δεν γίνεται εύθραυστο ακόμη και μετά από γρήγορους κύκλους θέρμανσης και ψύξης. Το κύριο μειονέκτημα της χρήσης γραφίτη είναι η τάση του να οξειδώνεται σε θερμοκρασίες γύρω στους 500 ° C. Η συνεχής χρήση σε αυτό το εύρος οδηγεί τελικά στην κατανάλωση του υλικού. Τα θερμαντικά στοιχεία γραφίτη χρησιμοποιούνται συνήθως σε κλίβανους κενού όπου το οξυγόνο και άλλα αέρια εκκενώνονται από το θάλαμο θέρμανσης. Η απουσία οξυγόνου όχι μόνο εμποδίζει την οξείδωση των λιωμένων μετάλλων, αλλά και το ίδιο το θερμαντικό στοιχείο.
Μολυβδαίνιο, Βολφράμιο και Ταντάλιο
Πρόκειται για πυρίμαχα μέταλλα με παρόμοιες ιδιότητες με τον γραφίτη όταν χρησιμοποιούνται ως θερμαντικά στοιχεία. Μεταξύ αυτών των μετάλλων, το βολφράμιο έχει την υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας αλλά και ακριβότερη. Όσον αφορά τη βιωσιμότητα, το μολυβδαίνιο είναι πιο δημοφιλές, καθώς είναι το λιγότερο ακριβό, αλλά εξακολουθεί να είναι πιο ακριβό από τον γραφίτη. Όπως ο γραφίτης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε συνθήκες κενού, καθώς έχουν ισχυρή συγγένεια σύνδεσης με οξυγόνο και ακόμη και υδρογόνο και άζωτο. Αρχίζουν να οξειδώνονται σε θερμοκρασίες περίπου 300 έως 500 ° C.
Υλικά θετικού θερμικού συντελεστή (PTC)
Το τυπικό υλικό PTC είναι καουτσούκ, αλλά μπορεί να είναι και κεραμικό. Το ελαστικό PTC είναι κατασκευασμένο από πολυδυμεθυλοσιλοξάνιο (PDMS) με νανοσωματίδια άνθρακα. Οι θερμαντήρες PTC έχουν μια μοναδική ιδιότητα στην οποία ο θερμαντήρας διατηρεί ή περιορίζει τη ροή ρεύματος έχοντας αυξημένη ηλεκτρική αντίσταση καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτό καθιστά το υλικό ασφαλές και κατάλληλο για χρήση σε ρούχα. Αρχικά, ο θερμαντήρας αντλεί πλήρη ισχύ και θερμαίνεται λόγω της ανθεκτικότητάς του. Η αντίσταση του υλικού αυξάνεται με την αύξηση της θερμότητας και στη συνέχεια ενεργεί ως μονωτής. Αυτό επιτυγχάνεται χωρίς την ανάγκη βρόχου ανάδρασης.
