Disilicid molybdenu (MoSi2)
Disilikid molybdenu je žáruvzdorný cermet (keramicky-kovový kompozit), který se používá především jako materiál topného tělesa. Jedná se o žádoucí materiál pro vysokoteplotní pece díky vysokému bodu tání a dobré odolnosti proti korozi. Topné prvky molybdenu křemiku jsou vyráběny různými energeticky náročnými procesy, jako je mechanická slitina, syntéza spalování, syntéza nárazů a lisování za tepla.
Ohřívače typu MoSi₂ mohou dosáhnout teploty ohřevu až 1 900 °C. Nevýhodami pro použití křemicidla molybdenu jsou jeho nízká houževnatost za okolních podmínek a vysokoteplotní tečení. Jeho křehkost při pokojové teplotě vyžaduje velmi pečlivou manipulaci. Zvýšené houževnatosti je dosaženo při křehké tvárné přechodné teplotě kolem 1 000 °C. Vyšší rychlost tečení na druhé straně způsobuje, že se topné těleso snadno deformuje při vysokých teplotách. Nejběžnějším typem prvku MoSi2 je konstrukce vlásenky 2 stopky, která je obvykle zavěšena přes střechu pece a umístěna kolem stěn pece. K dispozici jsou i jiné tvary v kombinaci s keramickými izolačními sádly, které poskytují jak mechanickou oporu, tak tepelnou izolaci jako integrovaný balíček.
Karbid křemíku (SiC)
Jedná se o typ keramiky vyráběný rekrystalizací nebo reakční lepením zrn SiC při teplotách nad 2 100 °C. Topná tělesa z karbidu křemíku jsou porézní tělesa (typicky 8-25%) kde atmosféra pece může reagovat průřezem materiálu. Celé topné těleso může být postupně oxidovat, což vede ke zvýšení vlastností elektrického odporu prvků v průběhu času (běžně označované jako "stárnutí") Pro udržení požadovaného výkonu z prvků je obvykle vyžadováno napájení proměnným napětím postupným zvyšováním napětí na prvky během jejich životnosti. Toto stárnutí nakonec omezuje životnost a výkon topného tělesa.
Karbid křemíku má mnoho vlastností, díky které je vhodný pro výrobu topných těles pro velmi vysoké servisní teploty. Tato keramika nemá žádnou kapalnou fázi. To znamená, že prvky se nebudou prohýbá ani deformovat v důsledku tečení při jakékoli teplotě a uvnitř pece nejsou vyžadovány žádné podpěry. SiC přímo sublimuje při teplotách kolem 2 700 °C. Navíc je chemicky inertní z většiny procesních kapalin a má vysokou tuhost a nízký koeficient tepelné roztažnosti. Ohřívače karbidu křemíku mohou dosáhnout teploty ohřevu kolem 1 600 až 1 700 °C.
Grafit
Grafit je minerál složený z uhlíku, ve kterém jsou atomy uspořádány v šestiúhelníkové struktuře. Tento minerál, také jeho syntetická forma, je dobrým tepelným a elektrickým vodičem. Grafit může generovat teplo při teplotách vyšších než 2 000 °C. Při vysokých teplotách se jeho elektrický odpor výrazně zvyšuje. Navíc odolává tepelným nárazům a nekouří ani po rychlých cyklech vytápění a chlazení. Hlavní nevýhodou použití grafitu je jeho tendence oxidovat při teplotách kolem 500 °C. Další použití v tomto rozsahu nakonec vede ke spotřebě materiálu. Grafitové topné prvky se obvykle používají ve vakuových pecích, kde se z topné komory evakuuje kyslík a další plyny. Nepřítomnost kyslíku zabraňuje nejen oxidaci roztavených kovů, ale také samotnému topnému tělesu.
Molybden, wolfram a tantal
Jedná se o žáruvzdorné kovy s podobnými vlastnostmi jako grafit při použití jako topné prvky. Mezi těmito kovy má wolfram nejvyšší provozní teplotu, ale také dražší. Pokud jde o životaschopnost, molybden je populárnější, protože je nejlevnější, ale je stále dražší než grafit. Stejně jako grafit mohou být použity pouze ve vakuových podmínkách, protože mají silnou lepicí afinitu k kyslíku a dokonce i vodíku a dusíku. Začínají oxidovat při teplotách kolem 300 až 500 °C.
Materiály s kladým tepelným koeficientem (PTC)
Typickým PTC materiálem je guma, ale může být také keramika. PTC guma je vyrobena z polydimethylsiloxanu (PDMS) s uhlíkovými nanočásticemi. Ohřívače PTC mají jedinečnou vlastnost, při které ohřívač udržuje nebo omezuje proudový průtok tím, že má zvýšený elektrický odpor, jak se teplota zvyšuje. Díky tomu je materiál bezpečný a vhodný pro použití v oděvech. Zpočátku ohřívač čerpá plný výkon a zahřívá se díky své odolnosti. Odolnost materiálu se zvyšuje s rostoucím teplem a pak působí jako izolátor. Toho je dosaženo bez nutnosti zpětné vazby.
