In l'ultimi anni, i semiconduttori cumposti di carburo di siliciu anu ricevutu una larga attenzione in l'industria. Tuttavia, cum'è materiale d'altu rendimentu, u carburo di siliciu hè solu una piccula parte di i dispositivi elettronichi (diodi, dispositivi di putenza). Pò ancu esse adupratu cum'è abrasivi, materiali di taglio, materiali strutturali, materiali ottici, supporti di catalizatori è assai di più. Oghje, introducemu principalmente ceramiche di carburo di siliciu, chì anu i vantaghji di stabilità chimica, resistenza à alta temperatura, resistenza à l'usura, resistenza à a corrosione, alta conducibilità termica, bassu coefficientu di dilatazione termica, bassa densità è alta resistenza meccanica. Sò largamente aduprati in campi cum'è e macchine chimiche, l'energia è a prutezzione ambientale, i semiconduttori, a metallurgia, a difesa naziunale è l'industria militare.
Carburu di siliciu (SiC)cuntene siliciu è carbone, è hè un cumpostu strutturale tipicu multitipu, chì include principalmente duie forme cristalline: α-SiC (tipu stabile à alta temperatura) è β-SiC (tipu stabile à bassa temperatura). Ci sò più di 200 multitipu in tutale, frà i quali u 3C SiC di β-SiC è u 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC è 15R SiC di α-SiC sò rapprisentativi.
Figura Struttura Multicorpo SiC
Quandu a temperatura hè inferiore à 1600 ℃, u SiC esiste in forma di β-SiC è pò esse preparatu da una semplice mistura di siliciu è carbone à circa 1450 ℃. Quandu a temperatura supera i 1600 ℃, u β-SiC si trasforma lentamente in vari polimorfi di α-SiC. U 4H SiC hè facilmente generatu à circa 2000 ℃; Sia i polimorfi 6H sia quelli 15R necessitanu temperature elevate sopra à 2100 ℃ per una furmazione faciule; u 6H SiC pò rimane assai stabile ancu à temperature superiori à 2200 ℃, ciò chì u rende largamente adupratu in applicazioni industriali.
U carburu di siliciu puru hè un cristallu incolore è trasparente, mentre chì u carburu di siliciu industriale pò esse incolore, giallu pallidu, verde chjaru, verde scuru, turchinu chjaru, turchinu scuru, o ancu neru, cù livelli di trasparenza decrescenti. L'industria abrasiva classifica u carburu di siliciu in dui tipi basati annantu à u culore: carburu di siliciu neru è carburu di siliciu verde. U carburu di siliciu da incolore à verde scuru hè classificatu cum'è carburu di siliciu verde, mentre chì u carburu di siliciu da turchinu chjaru à neru hè classificatu cum'è carburu di siliciu neru. U carburu di siliciu neru è u carburu di siliciu verde sò tramindui cristalli esagonali alfa SiC, è a micropolvere di carburu di siliciu verde hè generalmente aduprata cum'è materia prima per a ceramica di carburu di siliciu.
Prestazione di e ceramiche di carburo di siliciu preparate da diversi prucessi
Tuttavia, a ceramica di carburo di siliciu hà u svantaghju di una bassa tenacità à a frattura è di una alta fragilità. Dunque, in l'ultimi anni, sò emerse successivamente ceramiche cumposte basate nantu à a ceramica di carburo di siliciu, cum'è u rinforzu in fibra (o whisker), u rinforzu in dispersione eterogenea di particelle è i materiali funzionali à gradiente, chì migliuranu a tenacità è a resistenza di i singoli materiali.
Cum'è un materiale ceramicu strutturale d'alta prestazione à alta temperatura, a ceramica di carburo di siliciu hè stata applicata sempre di più in forni à alta temperatura, metallurgia di l'acciaiu, petrochimica, elettronica meccanica, aerospaziale, energia è prutezzione ambientale, energia nucleare, automobili è altri campi.
In u 2022, si prevede chì a dimensione di u mercatu di a ceramica strutturale di carburo di siliciu in Cina ghjunghjerà à 18,2 miliardi di yuan. Cù l'ulteriore espansione di i campi d'applicazione è i bisogni di crescita à valle, si stima chì a dimensione di u mercatu di a ceramica strutturale di carburo di siliciu ghjunghjerà à 29,6 miliardi di yuan da u 2025.
In u futuru, cù a crescente penetrazione di i veiculi energetichi novi, l'energia, l'industria, a cumunicazione è altri campi, è ancu i requisiti sempre più stretti per cumpunenti meccanichi o elettronichi di alta precisione, alta resistenza à l'usura è alta affidabilità in vari campi, si prevede chì a dimensione di u mercatu di i prudutti ceramici di carburo di siliciu continuerà à espansione, frà i quali i veiculi energetichi novi è u fotovoltaicu sò impurtanti aree di sviluppu.
A ceramica di carburo di siliciu hè aduprata in i forni ceramici per via di e so eccellenti proprietà meccaniche à alta temperatura, resistenza à u focu è resistenza à i shock termichi. Frà questi, i forni à rulli sò principalmente aduprati per l'asciugatura, a sinterizzazione è u trattamentu termicu di materiali per elettrodi pusitivi di batterie à ioni di litiu, materiali per elettrodi negativi è elettroliti. I materiali per elettrodi pusitivi è negativi di batterie à litiu sò indispensabili per i veiculi à nova energia. I mobili per forni ceramici di carburo di siliciu sò un cumpunente chjave di i forni, chì ponu migliurà a capacità di pruduzzione di i forni è riduce significativamente u cunsumu energeticu.
I prudutti ceramichi di carburu di siliciu sò ancu largamente usati in diversi cumpunenti automobilistici. Inoltre, i dispositivi SiC sò principalmente usati in PCU (unità di cuntrollu di putenza, cum'è DC/DC di bordu) è OBC (unità di carica) di veiculi di nova energia. I dispositivi SiC ponu riduce u pesu è u vulume di l'equipaggiu PCU, riduce e perdite di interruttore è migliurà a temperatura di travagliu è l'efficienza di u sistema di i dispositivi; Hè ancu pussibule aumentà u livellu di putenza di l'unità, simplificà a struttura di u circuitu, migliurà a densità di putenza è aumentà a velocità di carica durante a carica OBC. Attualmente, parechje cumpagnie automobilistiche in u mondu anu utilizatu u carburu di siliciu in parechji mudelli, è l'adozione à grande scala di u carburu di siliciu hè diventata una tendenza.
Quandu a ceramica di carburo di siliciu hè aduprata cum'è materiali di supportu chjave in u prucessu di pruduzzione di cellule fotovoltaiche, i prudutti risultanti cum'è supporti per barche, scatule per barche è raccordi per tubi anu una bona stabilità termica, ùn si deformanu micca quandu sò usati à alte temperature è ùn producenu micca inquinanti dannosi. Puderanu rimpiazzà i supporti per barche in quarzu, e scatule per barche è i raccordi per tubi cumunemente usati, è anu vantaghji di costu significativi.
Inoltre, e prospettive di u mercatu per i dispositivi di putenza fotovoltaici in carburo di siliciu sò larghe. I materiali SiC anu caratteristiche di resistenza, carica di porta è carica di recuperu inversu più basse. L'usu di SiC Mosfet o SiC Mosfet cumminati cù inverter fotovoltaici SiC SBD pò aumentà l'efficienza di cunversione da 96% à più di 99%, riduce a perdita di energia di più di u 50% è aumentà a vita di u ciclu di l'apparecchiatura di 50 volte.
A sintesi di a ceramica di carburu di siliciu pò esse tracciata finu à l'anni 1890, quandu u carburu di siliciu era principalmente adupratu per i materiali di macinazione meccanica è i materiali refrattari. Cù u sviluppu di a tecnulugia di pruduzzione, i prudutti SiC high-tech sò stati largamente sviluppati, è i paesi di u mondu sanu prestanu più attenzione à l'industrializazione di a ceramica avanzata. Ùn sò più soddisfatti di a preparazione di a ceramica tradiziunale di carburu di siliciu. L'imprese chì producenu ceramica high-tech si sviluppanu più rapidamente, in particulare in i paesi sviluppati induve stu fenomenu hè più significativu. I pruduttori stranieri includenu principalmente 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, ecc.
U sviluppu di u carburu di siliciu in Cina hè statu relativamente tardu paragunatu à i paesi sviluppati cum'è l'Europa è l'America. Dapoi a custruzzione di u primu fornu industriale per a fabricazione di SiC in a Prima Fabbrica di Mole in ghjugnu 1951, a Cina hà cuminciatu à pruduce carburu di siliciu. I pruduttori naziunali di ceramica di carburu di siliciu sò principalmente cuncintrati in a cità di Weifang, pruvincia di Shandong. Sicondu i prufessiunali, questu hè duvutu à u fattu chì l'imprese lucali di minera di carbone sò in periculu di fallimentu è cercanu a trasfurmazione. Alcune cumpagnie anu introduttu apparecchiature pertinenti da a Germania per cumincià à fà ricerche è pruduce carburu di siliciu.ZPC hè unu di i più grandi pruduttori di carburo di siliciu sinterizatu per reazione.
Data di publicazione: 09 di nuvembre di u 2024