Molübdeeni disilikiid (MoSi2)
Molübdeenditsitsiid on tulekindel tseremet (keraamiline-metalliline komposiit), mida kasutatakse peamiselt küttekeha materjalina. See on kõrgetemperatuuriliste ahjude soovitav materjal tänu oma kõrgele sulamistemperatuurile ja heale korrosioonikindlusele. Molübdeensilikiidi kütteelemente toodetakse mitmesuguste energiamahukate protsesside abil, nagu mehaaniline legeerimine, põlemissüntees, löögisüntees ja kuum isostaatiline pressimine.
MoSi₂ tüüpi küttekehad võivad saavutada küttetemperatuuri kuni 1900°C. Molübdeensilikiidi kasutamise negatiivsed küljed on selle madal sitkus ümbritsevates tingimustes ja kõrgetemperatuuriline libisemine. Selle rabedus toatemperatuuril nõuab väga hoolikat käsitsemist. Suurenenud sitkus saavutatakse rabedal üleminekutemperatuuril umbes 1000 °C. Teisest küljest põhjustab kõrgem libisemiskiirus küttekeha kergesti deformeerumist kõrgetel temperatuuridel. Kõige tavalisem MoSi2 elemendi tüüp on 2-shank juuksenõela disain, mis tavaliselt riputatakse läbi ahju katuse ja asub ahju seinte ümber. Muud kujundid on sageli kombineeritud keraamiliste isolatsiooniplaatidega, mis pakuvad integreeritud paketina nii mehaanilist tuge kui ka soojusisolatsiooni.
Ränikarbiid (SiC)
See on keraamika tüüp, mis tekib SiC terade rekristaliseerimisel või reaktsiooni sidumisel temperatuuril üle 2100 °C. Ränikarbiidi küttekehad on poorsed korpused (tavaliselt 8-25%) kus ahju atmosfäär saab reageerida materjali ristlõike kaudu. Kogu küttekeha võib järk-järgult oksüdeerida, mis toob kaasa elementide elektritakistuse omaduste suurenemise aja jooksul (tavaliselt nimetatakse seda "vananemiseks"). Muutuva pingega toiteallikas on tavaliselt vajalik, et säilitada elementide soovitud väljundvõimsus, suurendades järk-järgult pinget elementidele nende eluea jooksul. See vananemine piirab lõpuks küttekeha eluiga ja jõudlust.
Ränikarbiidil on palju omadusi, mis muudavad selle sobivaks küttekehade valmistamiseks väga kõrgete töötemperatuuride jaoks. Sellel keraamikal ei ole vedelat faasi. See tähendab, et elemendid ei sag ega deformeeru mis tahes temperatuuril libisemise tõttu ja ahju sees ei ole vaja tuge. SiC suletakse otse temperatuuril umbes 2700 °C. Veelgi enam, see on enamikust protsessivedelikest keemiliselt inertne ja sellel on kõrge jäikus ja madal soojuspaisumise koefitsient. Ränikarbiidist küttekehad võivad saavutada umbes 1600 kuni 1700 °C küttetemperatuuri.
Grafiit
Grafiit on süsinikust koosnev mineraal, mille aatomid on paigutatud kuusnurksesse struktuuri. See mineraal, ka selle sünteetiline vorm, on hea soojus- ja elektrijuht. Grafiit võib tekitada soojust temperatuuril üle 2000 °C. Kõrgetel temperatuuridel suureneb selle elektritakistus oluliselt. Veelgi enam, see talub termilisi lööke ja ei muutu rabedaks isegi pärast kiireid kütte- ja jahutustsükleid. Grafiidi kasutamise peamine puudus on selle kalduvus oksüdeeruda temperatuuril umbes 500 °C. Jätkuv kasutamine selles vahemikus toob lõpuks kaasa materjali tarbimise. Grafiitkütteelemente kasutatakse tavaliselt vaakumahjudes, kus küttekambrist evakueeritakse hapnikku ja muid gaase. Hapniku puudumine mitte ainult ei takista sulatatud metallide oksüdeerumist, vaid ka küttekeha ise.
Molübdeen, Volfram ja Tantalum
Need on tulekindlad metallid, millel on kütteelementidena kasutamisel grafiidiga sarnased omadused. Nende metallide hulgas on volframil kõrgeim töötemperatuur, kuid ka kallim. Elujõulisuse poolest on molübdeen populaarsem, kuna see on kõige odavam, kuid siiski kallim kui grafiit. Nagu grafiit, saab neid kasutada ainult vaakumtingimustes, kuna neil on tugev sideme afiinsus hapniku ja isegi vesiniku ja lämmastikuga. Nad hakkavad oksüdeeruma temperatuuril umbes 300 kuni 500 °C.
Positiivse soojuskoefitsiendi (PTC) materjalid
Tüüpiline PTC materjal on kummist, kuid võib olla ka keraamika. PTC kumm on valmistatud polüdimetüülsiloksaanist (PDMS) süsiniknanoosakestega. PTC kütteseadmetel on ainulaadne omadus, mille puhul kütteseade säilitab või piirab vooluvoolu, suurendades temperatuuri tõustes elektritakistust. See muudab materjali ohutuks ja rõivastes kasutamiseks sobivaks. Esialgu tõmbab kütteseade täisvõimsust ja kuumeneb tänu oma vastupanule. Materjali vastupidavus suureneb tõusva kuumusega ja toimib seejärel isolaatorina. See saavutatakse ilma tagasisideahelata.
