En els darrers anys, els semiconductors compostos de carbur de silici han rebut una atenció generalitzada a la indústria. No obstant això, com a material d’alt rendiment, el carbur de silici només és una petita part dels dispositius electrònics (díodes, dispositius d’energia). També es pot utilitzar com a abrasius, materials de tall, materials estructurals, materials òptics, portadors de catalitzadors i molt més. Avui, introduïm principalment ceràmica de carbur de silici, que tenen els avantatges de l’estabilitat química, la resistència a la temperatura, la resistència al desgast, la resistència a la corrosió, la conductivitat tèrmica alta, el coeficient d’expansió tèrmica baixa, la baixa densitat i la força mecànica alta. S’utilitzen àmpliament en àmbits com la maquinària química, la protecció energètica i ambiental, semiconductors, metal·lúrgia, defensa nacional i indústria militar.
Carbur de silici (sic)Conté silici i carboni, i és un compost estructural múltiple típic, que inclou principalment dues formes de cristall: α-sic (tipus estable a alta temperatura) i β-sic (tipus estable a baixa temperatura). Hi ha més de 200 tipus múltiples en total, entre els quals són representatius els 3c sic de β - sic i el 2H sic, 4h sic, 6h sic i 15r sic de α - sic.
Figura Sic Estructura de diversos multifoles
Quan la temperatura és inferior a 1600 ℃, SIC existeix en forma de β - sic i es pot preparar a partir d’una simple barreja de silici i carboni cap a 1450 ℃. Quan la temperatura supera els 1600 ℃, β - sic es transforma lentament en diversos polimorfs de α - sic. El sic 4H es genera fàcilment al voltant de 2000 ℃; Tant els polimorfs de 6h com 15R requereixen temperatures elevades per sobre dels 2100 ℃ per a una formació fàcil; 6h sic pot romandre molt estable fins i tot a temperatures superiors a 2200 ℃, cosa que la fa àmpliament utilitzada en aplicacions industrials.
El carbur de silici pur és un cristall incolor i transparent, mentre que el carbur de silici industrial pot ser incolor, de color groc pàl·lid, verd clar, verd fosc, blau clar, blau fosc o fins i tot negre, amb nivells de transparència disminuint. La indústria abrasiva classifica el carbur de silici en dos tipus basats en el color: carbur de silici negre i carbur de silici verd. El carbur de silici de color verd incolor a fosc es classifica com a carbur de silici verd, mentre que el carbur de silici de blau clar a negre es classifica com a carbur de silici negre. El carbur de silici negre i el carbur de silici verd són cristalls hexagonals alfa sic, i la micro pols de carbur de silici verd s’utilitza generalment com a matèria primera per a la ceràmica de carbur de silici.
Rendiment de ceràmica de carbur de silici elaborat per diferents processos
No obstant això, la ceràmica de carbur de silici té el desavantatge de la baixa duresa de la fractura i de la gran quantitat. Per tant, en els darrers anys, la ceràmica composta basada en ceràmica de carbur de silici, com el reforç de fibra (o bigot), reforç de dispersió de partícules heterogènies i materials funcionals de gradient, han sorgit successivament, millorant la duresa i la força dels materials individuals.
Com a material de temperatura de ceràmica estructural d’alt rendiment, la ceràmica de carbur de silici s’han aplicat cada cop més en forns d’alta temperatura, metal·lúrgia d’acer, petroquímics, electrònica mecànica, aeroespacial, energia i protecció ambiental, energia nuclear, automòbils i altres camps.
El 2022, s'espera que la mida del mercat de la ceràmica estructural de carbur de silici a la Xina arribi als 18.2 mil milions de iuans. Amb una expansió addicional dels camps d'aplicació i les necessitats de creixement aigües avall, s'estima que la mida del mercat de la ceràmica estructural del carbur de silici arribarà als 29.600 milions de iuans el 2025.
En el futur, amb la creixent taxa de penetració de vehicles energètics nous, energia, indústria, comunicació i altres camps, així com els requisits cada cop més estrictes per a una gran resistència al desgast, i es preveu que els components mecànics d’alta fiabilitat o components electrònics en diversos camps, la mida del mercat dels productes ceràmics de carbur de silici continuen expandint-se, entre els quals els nous vehicles d’energia i la fotovolta són zones importants de desenvolupament.
Les ceràmiques de carbur de silici s’utilitzen en forns ceràmics a causa de les seves excel·lents propietats mecàniques d’alta temperatura, resistència al foc i resistència tèrmica. Entre ells, els forns de corró s’utilitzen principalment per assecar, sinteritzar i tractament tèrmic de materials d’elèctrodes positius de la bateria d’ions de liti, materials d’elèctrodes negatius i electròlits. Els materials d’elèctrodes positius i negatius de la bateria de liti són indispensables per a nous vehicles energètics. Els mobles de forn ceràmic de carbur de silici és un component clau dels forns, que poden millorar la capacitat de producció del forn i reduir significativament el consum d’energia.
Els productes ceràmics de carbur de silici també s’utilitzen àmpliament en diversos components d’automòbils. A més, els dispositius SIC s’utilitzen principalment en PCU (unitats de control d’energia, com ara DC/DC a bord) i OBCS (unitats de càrrega) de nous vehicles energètics. Els dispositius SIC poden reduir el pes i el volum dels equips PCU, reduir les pèrdues de commutador i millorar la temperatura de treball i l'eficiència del sistema dels dispositius; També és possible augmentar el nivell de potència d’unitat, simplificar l’estructura del circuit, millorar la densitat de potència i augmentar la velocitat de càrrega durant la càrrega OBC. Actualment, moltes empreses de vehicles de tot el món han utilitzat carbur de silici en diversos models, i l’adopció a gran escala del carbur de silici s’ha convertit en una tendència.
Quan la ceràmica de carbur de silici s’utilitza com a materials portadors clau en el procés de producció de cèl·lules fotovoltaiques, els productes resultants com els suports d’embarcacions, les caixes de vaixells i els accessoris de canonades tenen una bona estabilitat tèrmica, no es deformen quan s’utilitzen a temperatures altes i no produeixen contaminants nocius. Poden substituir els suports d’embarcació de quars, caixes d’embarcacions i accessoris de canonades i tenen avantatges de cost importants.
A més, les perspectives de mercat dels dispositius de potència de carbur de silici fotovoltaic són àmplies. Els materials SIC tenen una menor resistència a la resistència, la càrrega de la porta i les característiques de càrrega de recuperació inversa. L'ús de sic MOSFET o sic MOSFET combinat amb els inversors fotovoltaics SIC SBD pot augmentar l'eficiència de conversió del 96%a més del 99%, reduir la pèrdua d'energia en més del 50%i augmentar la vida del cicle dels equips en 50 vegades.
La síntesi de ceràmica de carbur de silici es pot remuntar a la dècada de 1890, quan el carbur de silici es va utilitzar principalment per a materials mecànics i materials refractaris. Amb el desenvolupament de la tecnologia de producció, els productes SIC d’alta tecnologia s’han desenvolupat àmpliament i els països del món estan prestant més atenció a la industrialització de ceràmica avançada. Ja no estan satisfets amb la preparació de ceràmica tradicional de carbur de silici. Les empreses que produeixen ceràmiques d’alta tecnologia es desenvolupen més ràpidament, especialment en països desenvolupats on aquest fenomen és més significatiu. Els fabricants estrangers inclouen principalment Saint Gobain, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, Coorstek, Kyocera, Aszac, Japó Jingke Ceramics Co., Ltd., Japan Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics, etc.
El desenvolupament de carbur de silici a la Xina va ser relativament tardà en comparació amb països desenvolupats com Europa i Amèrica. Des que el primer forn industrial per a la fabricació SIC es va construir a la primera fàbrica de rodes de mòlta el juny de 1951, la Xina va començar a produir carbur de silici. Els fabricants domèstics de ceràmica de carbur de silici es concentren principalment a la ciutat de Weifang, la província de Shandong. Segons els professionals, això es deu al fet que les empreses mineres de carbó locals s’enfronten a la fallida i a la recerca de transformació. Algunes empreses han introduït equips rellevants d’Alemanya per començar a investigar i produir carbur de silici.ZPC és un dels majors fabricants de carbur de silici sinteritzat de reacció.
Post Horari: 09 de novembre de 2014