সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, সিলিকন কার্বাইড যৌগিক সেমিকন্ডাক্টরগুলি শিল্পে ব্যাপকভাবে মনোযোগ পেয়েছে। তবে, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন উপাদান হিসেবে, সিলিকন কার্বাইড ইলেকট্রনিক ডিভাইসের (ডায়োড, পাওয়ার ডিভাইস) একটি ছোট অংশ। এটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম, কাটিয়া উপকরণ, কাঠামোগত উপকরণ, অপটিক্যাল উপকরণ, অনুঘটক বাহক এবং আরও অনেক কিছু হিসেবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। আজ, আমরা প্রধানত সিলিকন কার্বাইড সিরামিক প্রবর্তন করি, যার সুবিধা রয়েছে রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ, পরিধান প্রতিরোধ, জারা প্রতিরোধ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, কম তাপীয় প্রসারণ সহগ, কম ঘনত্ব এবং উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি। এগুলি রাসায়নিক যন্ত্রপাতি, শক্তি এবং পরিবেশ সুরক্ষা, সেমিকন্ডাক্টর, ধাতুবিদ্যা, জাতীয় প্রতিরক্ষা এবং সামরিক শিল্পের মতো ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
সিলিকন কার্বাইড (SiC)সিলিকন এবং কার্বন ধারণ করে এবং এটি একটি সাধারণ বহু-প্রকার কাঠামোগত যৌগ, যার মধ্যে প্রধানত দুটি স্ফটিক রূপ রয়েছে: α – SiC (উচ্চ-তাপমাত্রা স্থিতিশীল প্রকার) এবং β – SiC (নিম্ন-তাপমাত্রা স্থিতিশীল প্রকার)। মোট 200 টিরও বেশি বহু-প্রকার রয়েছে, যার মধ্যে β – SiC এর 3C SiC এবং α – SiC এর 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, এবং 15R SiC প্রতিনিধিত্ব করে।
চিত্র SiC মাল্টিবডি স্ট্রাকচার
যখন তাপমাত্রা ১৬০০ ℃ এর নিচে থাকে, তখন SiC β – SiC আকারে বিদ্যমান থাকে এবং প্রায় ১৪৫০ ℃ তাপমাত্রায় সিলিকন এবং কার্বনের একটি সাধারণ মিশ্রণ থেকে এটি প্রস্তুত করা যেতে পারে। যখন তাপমাত্রা ১৬০০ ℃ অতিক্রম করে, তখন β – SiC ধীরে ধীরে α – SiC এর বিভিন্ন পলিমর্ফে রূপান্তরিত হয়। প্রায় ২০০০ ℃ তাপমাত্রায় 4H SiC সহজেই তৈরি হয়; 6H এবং 15R উভয় পলিমর্ফেরই সহজ গঠনের জন্য ২১০০ ℃ এর বেশি উচ্চ তাপমাত্রা প্রয়োজন; 6H SiC ২২০০ ℃ এর বেশি তাপমাত্রায়ও খুব স্থিতিশীল থাকতে পারে, যার ফলে এটি শিল্প প্রয়োগে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
বিশুদ্ধ সিলিকন কার্বাইড একটি বর্ণহীন এবং স্বচ্ছ স্ফটিক, অন্যদিকে শিল্প সিলিকন কার্বাইড বর্ণহীন, ফ্যাকাশে হলুদ, হালকা সবুজ, গাঢ় সবুজ, হালকা নীল, গাঢ় নীল, এমনকি কালোও হতে পারে, স্বচ্ছতার মাত্রা হ্রাস পাচ্ছে। ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম শিল্প রঙের উপর ভিত্তি করে সিলিকন কার্বাইডকে দুটি প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করে: কালো সিলিকন কার্বাইড এবং সবুজ সিলিকন কার্বাইড। বর্ণহীন থেকে গাঢ় সবুজ সিলিকন কার্বাইডকে সবুজ সিলিকন কার্বাইড হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, অন্যদিকে হালকা নীল থেকে কালো সিলিকন কার্বাইডকে কালো সিলিকন কার্বাইড হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। কালো সিলিকন কার্বাইড এবং সবুজ সিলিকন কার্বাইড উভয়ই আলফা SiC ষড়ভুজাকার স্ফটিক এবং সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রো পাউডার সাধারণত সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
বিভিন্ন প্রক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের কার্যকারিতা
তবে, সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের অসুবিধা হল কম ফ্র্যাকচার শক্তপোক্ততা এবং উচ্চ ভঙ্গুরতা। অতএব, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের উপর ভিত্তি করে যৌগিক সিরামিক, যেমন ফাইবার (বা হুইস্কার) শক্তিবৃদ্ধি, ভিন্নধর্মী কণা বিচ্ছুরণ শক্তিশালীকরণ এবং গ্রেডিয়েন্ট কার্যকরী উপকরণ, ধারাবাহিকভাবে আবির্ভূত হয়েছে, যা পৃথক উপকরণের দৃঢ়তা এবং শক্তি উন্নত করেছে।
উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন স্ট্রাকচারাল সিরামিক উচ্চ-তাপমাত্রার উপাদান হিসেবে, সিলিকন কার্বাইড সিরামিকগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার ভাটা, ইস্পাত ধাতুবিদ্যা, পেট্রোকেমিক্যাল, যান্ত্রিক ইলেকট্রনিক্স, মহাকাশ, শক্তি এবং পরিবেশ সুরক্ষা, পারমাণবিক শক্তি, অটোমোবাইল এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ক্রমবর্ধমানভাবে প্রয়োগ করা হচ্ছে।
২০২২ সালে, চীনে সিলিকন কার্বাইড স্ট্রাকচারাল সিরামিকের বাজারের আকার ১৮.২ বিলিয়ন ইউয়ানে পৌঁছাবে বলে আশা করা হচ্ছে। প্রয়োগ ক্ষেত্রগুলির আরও সম্প্রসারণ এবং নিম্ন প্রবাহের বৃদ্ধির চাহিদার সাথে, অনুমান করা হচ্ছে যে ২০২৫ সালের মধ্যে সিলিকন কার্বাইড স্ট্রাকচারাল সিরামিকের বাজারের আকার ২৯.৬ বিলিয়ন ইউয়ানে পৌঁছাবে।
ভবিষ্যতে, নতুন শক্তি যানবাহন, শক্তি, শিল্প, যোগাযোগ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রের ক্রমবর্ধমান অনুপ্রবেশের হারের সাথে সাথে, উচ্চ-নির্ভুলতা, উচ্চ পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা যান্ত্রিক উপাদান বা বিভিন্ন ক্ষেত্রে ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির জন্য ক্রমবর্ধমান কঠোর প্রয়োজনীয়তার সাথে, সিলিকন কার্বাইড সিরামিক পণ্যের বাজারের আকার প্রসারিত হতে থাকবে বলে আশা করা হচ্ছে, যার মধ্যে নতুন শক্তি যানবাহন এবং ফটোভোলটাইক গুরুত্বপূর্ণ উন্নয়ন ক্ষেত্র।
সিলিকন কার্বাইড সিরামিকগুলি তাদের চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, অগ্নি প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং তাপীয় শক প্রতিরোধের কারণে সিরামিক ভাটিতে ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে, রোলার ভাটিগুলি মূলত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি পজিটিভ ইলেক্ট্রোড উপকরণ, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণ এবং ইলেক্ট্রোলাইট শুকানোর, সিন্টারিং এবং তাপ চিকিত্সার জন্য ব্যবহৃত হয়। লিথিয়াম ব্যাটারি পজিটিভ এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণ নতুন শক্তি যানবাহনের জন্য অপরিহার্য। সিলিকন কার্বাইড সিরামিক ভাটির আসবাবপত্র ভাটির একটি মূল উপাদান, যা ভাটির উৎপাদন ক্ষমতা উন্নত করতে পারে এবং উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তি খরচ কমাতে পারে।
সিলিকন কার্বাইড সিরামিক পণ্যগুলি বিভিন্ন স্বয়ংচালিত উপাদানগুলিতেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও, SiC ডিভাইসগুলি মূলত নতুন শক্তি যানবাহনের PCU (পাওয়ার কন্ট্রোল ইউনিট, যেমন অন-বোর্ড DC/DC) এবং OBC (চার্জিং ইউনিট) তে ব্যবহৃত হয়। SiC ডিভাইসগুলি PCU সরঞ্জামের ওজন এবং আয়তন কমাতে পারে, সুইচ লস কমাতে পারে এবং ডিভাইসগুলির কাজের তাপমাত্রা এবং সিস্টেমের দক্ষতা উন্নত করতে পারে; OBC চার্জিংয়ের সময় ইউনিট পাওয়ার লেভেল বৃদ্ধি করা, সার্কিট কাঠামো সরল করা, পাওয়ার ঘনত্ব উন্নত করা এবং চার্জিং গতি বৃদ্ধি করাও সম্ভব। বর্তমানে, বিশ্বজুড়ে অনেক গাড়ি কোম্পানি একাধিক মডেলে সিলিকন কার্বাইড ব্যবহার করেছে এবং সিলিকন কার্বাইডের বৃহৎ পরিসরে গ্রহণ একটি প্রবণতা হয়ে উঠেছে।
যখন সিলিকন কার্বাইড সিরামিকগুলি ফটোভোলটাইক কোষের উৎপাদন প্রক্রিয়ায় মূল বাহক উপকরণ হিসেবে ব্যবহার করা হয়, তখন নৌকার সাপোর্ট, নৌকার বাক্স এবং পাইপ ফিটিং এর মতো পণ্যগুলির তাপীয় স্থিতিশীলতা ভালো থাকে, উচ্চ তাপমাত্রায় ব্যবহার করলে বিকৃত হয় না এবং ক্ষতিকারক দূষণকারী পদার্থ তৈরি হয় না। এগুলি সাধারণত ব্যবহৃত কোয়ার্টজ নৌকার সাপোর্ট, নৌকার বাক্স এবং পাইপ ফিটিং প্রতিস্থাপন করতে পারে এবং উল্লেখযোগ্য খরচ সুবিধা রয়েছে।
এছাড়াও, ফটোভোলটাইক সিলিকন কার্বাইড পাওয়ার ডিভাইসের বাজার সম্ভাবনা বিস্তৃত। SiC উপকরণগুলির প্রতিরোধ ক্ষমতা, গেট চার্জ এবং বিপরীত পুনরুদ্ধার চার্জ বৈশিষ্ট্য কম। SiC Mosfet বা SiC Mosfet SiC SBD ফটোভোলটাইক ইনভার্টারগুলির সাথে একত্রিত করে রূপান্তর দক্ষতা 96% থেকে 99% এর বেশি বৃদ্ধি করতে পারে, শক্তির ক্ষতি 50% এরও বেশি হ্রাস করতে পারে এবং সরঞ্জাম চক্রের আয়ু 50 গুণ বৃদ্ধি করতে পারে।
সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের সংশ্লেষণের সূত্রপাত ১৮৯০-এর দশকে, যখন সিলিকন কার্বাইড মূলত যান্ত্রিক গ্রাইন্ডিং উপকরণ এবং অবাধ্য উপকরণের জন্য ব্যবহৃত হত। উৎপাদন প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, উচ্চ-প্রযুক্তির SiC পণ্যগুলি ব্যাপকভাবে বিকশিত হয়েছে এবং বিশ্বের বিভিন্ন দেশ উন্নত সিরামিকের শিল্পায়নের দিকে আরও বেশি মনোযোগ দিচ্ছে। তারা আর ঐতিহ্যবাহী সিলিকন কার্বাইড সিরামিক তৈরিতে সন্তুষ্ট নয়। উচ্চ-প্রযুক্তির সিরামিক উৎপাদনকারী উদ্যোগগুলি আরও দ্রুত বিকশিত হচ্ছে, বিশেষ করে উন্নত দেশগুলিতে যেখানে এই ঘটনাটি বেশি তাৎপর্যপূর্ণ। বিদেশী নির্মাতাদের মধ্যে প্রধানত Saint Gobain, 3M, CeramTec, IBIDEN, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, CoorsTek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., Japan Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।
ইউরোপ এবং আমেরিকার মতো উন্নত দেশগুলির তুলনায় চীনে সিলিকন কার্বাইডের বিকাশ তুলনামূলকভাবে দেরিতে হয়েছিল। ১৯৫১ সালের জুন মাসে ফার্স্ট গ্রাইন্ডিং হুইল ফ্যাক্টরিতে SiC তৈরির জন্য প্রথম শিল্প চুল্লি তৈরি হওয়ার পর থেকে চীন সিলিকন কার্বাইড উৎপাদন শুরু করে। সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের দেশীয় নির্মাতারা মূলত শানডং প্রদেশের ওয়েইফাং শহরে কেন্দ্রীভূত। পেশাদারদের মতে, এর কারণ হল স্থানীয় কয়লা খনির উদ্যোগগুলি দেউলিয়া হয়ে পড়ছে এবং রূপান্তরের চেষ্টা করছে। কিছু কোম্পানি সিলিকন কার্বাইড গবেষণা এবং উৎপাদন শুরু করার জন্য জার্মানি থেকে প্রাসঙ্গিক সরঞ্জাম নিয়ে এসেছে।ZPC হল রিঅ্যাকশন সিন্টার্ড সিলিকন কার্বাইডের বৃহত্তম প্রস্তুতকারকদের মধ্যে একটি।
পোস্টের সময়: নভেম্বর-০৯-২০২৪