Utvilsomt er aluminiumnitrid et av de mest populære keramiske materialene de siste årene. Dens unike egenskaper gjør at den kan utmerke seg på felt der aluminiumoksid ikke lenger er kompetent. Følgelig sirkulerer forestillingen om at "aluminiumnitrid vil erstatte aluminiumoksid" i industrien.
I 1856 foreslo den franske vitenskapsmannen Henri Sainte-Claire Deville sodasintringsprosessen for bauxitt, og markerte det første forsøket på å utvinne aluminiumoksid fra bauxitt og signaliserte begynnelsen på aluminiumoksidindustrien.
Bruken av aluminiumoksid i keramikkindustrien kom 49 år senere. I 1905 var Tyskland banebrytende i forskningen på skjæreverktøy for aluminiumoksid, som også markerte utgangspunktet for hele den avanserte keramikkindustrien. På grunn av den begrensede teknologien på den tiden, var ytelsen og bruksområdet til aluminiumoksidkeramikk ganske begrenset. Etter andre verdenskrig begynte land å øke sine FoU-investeringer i avansert keramikk. Produksjonsprosessen for aluminiumoksidkeramikk modnet gradvis, og de ble gradvis brukt i ulike sektorer som maskineri, elektronikk og romfart. I dag har aluminiumoksidkeramikk blitt den mest brukte og mest allsidige typen avansert keramikk.
La oss nå se på aluminiumnitrid. Forskning på aluminiumnitrid begynte også tidlig. Det ble oppdaget av F. Birgeler og A. Geuther i 1862, og i 1877 syntetiserte JW Mallet aluminiumnitrid for første gang. Men i over 100 år etterpå fant den ingen praktisk anvendelse og ble kun vurdert for bruk som nitrogenfikseringsmiddel i gjødsel.
På grunn av at aluminiumnitrid er en kovalent forbindelse med lav selv-diffusjonskoeffisient og høyt smeltepunkt, er det vanskelig å sintre. Det var ikke før på 1950-tallet at folk først produserte aluminiumnitridkeramikk, og brukte dem som ildfaste materialer for smelting av rent jern, aluminium og aluminiumslegeringer. Fra 1970-tallet, etter hvert som forskningen ble dypere, utvidet gjennombrudd i forberedelsesprosessene for aluminiumnitrid kontinuerlig bruksomfanget, selv om det forble relativt begrenset. I de siste årene, med den raske utviklingen av mikroelektronikkteknologi, har elektroniske enheter og komponenter beveget seg mot miniatyrisering, lett vekting, integrasjon, høy pålitelighet og høy-effekt. Stadig mer komplekse enheter stiller høyere krav til varmeavledning av underlag og emballasjematerialer, noe som trekker betydelig oppmerksomhet til aluminiumnitrid for dets høye varmeledningsevne.
Gitt den nåværende utviklingstrenden der elektroniske brikker har stadig mer omfattende ytelse og mindre totale dimensjoner, har varmeflukstettheten som genereres under brikkedrift også økt dramatisk. For elektroniske enheter reduseres vanligvis den effektive levetiden til enheten med 30 % til 50 % for hver 10 graders temperaturøkning. Derfor har valg av passende emballasjematerialer og prosesser for å forbedre varmeavledningsevnen til enheter blitt en teknisk flaskehals i utviklingen av kraftenheter.
Når det gjelder termisk ledningsevne, i feltene nevnt ovenfor, er ikke aluminiumoksid og aluminiumnitrid i samme liga. Men kan aluminiumnitrid velte aluminiumoksid?
Den termiske konduktivitetskoeffisienten til aluminiumoksid er bare 30 W/(m·K). Selv om det ikke er høyt, er det tilstrekkelig for lav-til-middels-applikasjoner. Det er avgjørende at det er billig og har en moden produksjonsprosess. For lav-til-middels-applikasjoner er det riktig å velge det.
Den teoretiske termiske ledningsevnen til aluminiumnitrid kan nå opp til 320 W/(m·K), som er 8 til 10 ganger den for aluminiumoksidkeramikk. Den faktiske varmeledningsevnen som oppnås i produksjonen kan også være så høy som 200 W/(m·K). Den høye prisen betyr imidlertid at den først og fremst retter seg mot de stadig nye høye-markedskravene.
Dermed er forholdet mellom aluminiumoksid og aluminiumnitrid ikke en enkel "erstatning", men en av komplementær sameksistens, som hver tjener sitt eget formål.
Selv uten aluminiumnitrid ville aluminiumoksid slite med å etablere seg i det høye-markedet. Omvendt, i lav--til-middels-markedene der aluminiumoksid er tilstrekkelig, vil ingen være dum nok til å bruke det mye dyrere aluminiumnitridet. I disse domenene forblir aluminiumoksid kongen.