Material

Cerámica de Hafnia (HfO₂)

La hafnia (HfO₂) es una cerámica refractaria de alta k y alto punto de fusión, utilizada principalmente en aplicaciones de vanguardia donde su combinación de estabilidad térmica, sección transversal de…

La hafnia (HfO₂) es una cerámica refractaria de alta k y alto punto de fusión, utilizada principalmente en aplicaciones de vanguardia donde su combinación de estabilidad térmica, sección transversal de absorción de neutrones y banda prohibida amplia es insustituible.

Sirve como dieléctrico de compuerta en semiconductores avanzados (sustituyendo al SiO₂ en nodos sub-45 nm), como componente refractario de grabado por plasma, y en aplicaciones nucleares como material de barra de control y absorbedor de neutrones. Al fundirse a ~2750 °C con excelente estabilidad química, la hafnia sobrevive en ambientes que funden o corroen a la mayoría de las demás cerámicas.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
ComposiciónHafnium dioxide
Densidad9.68 g/cm3
Dureza Vickers1200-1400 HV
Resistencia a la flexión100-200 MPa
Tenacidad a la fractura2-3 MPa.m1/2
Temperatura máxima de servicio2000 C
Conductividad térmica1.5-2 W/m.K
Expansión térmica (20-1000 C)5.6 x10-6/K
Potential Advantages

Punto de fusión muy alto (~2750 °C); banda prohibida amplia (~5,8 eV) para aislamiento de alta tensión; alta constante dieléctrica (k ~ 25); excelente sección transversal de absorción de neutrones; químicamente inerte en ambientes oxidantes y reductores.

Design Considerations

El costo es significativamente mayor que el de la alúmina, la zirconia o incluso la itria: la hafnia se reserva para aplicaciones donde sus propiedades nucleares, electrónicas o de ultra alta temperatura únicas justifican el precio. Las transiciones de fase alrededor de 1700–1900 °C pueden causar cambios de volumen en algunas rutas de procesamiento.

Limitations & Trade-offs

Alto costo y base de proveedores limitada; el comportamiento de transición de fase requiere una gestión térmica cuidadosa durante el procesamiento y el uso; resistencia al choque térmico moderada; difícil de mecanizar a tolerancias estrechas después del sinterizado.