V posledních letech získaly polovodičové složené karbidy křemíku v tomto odvětví rozsáhlou pozornost. Jako vysoce výkonný materiál je však křemíkový karbid pouze malou součástí elektronických zařízení (diody, napájecí zařízení). Lze jej také použít jako abraziva, řezací materiály, strukturální materiály, optické materiály, nosiče katalyzátoru a další. Dnes zavádíme hlavně keramiku křemíkového karbidu, která má výhody chemické stability, odolnosti proti vysoké teplotě, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, vysokou tepelnou vodivost, koeficient nízké tepelné roztažnosti, nízkou hustotu a vysokou mechanickou pevnost. Oni se široce používají v oblastech, jako je chemické stroje, ochrana energie a životního prostředí, polovodiče, metalurgie, národní obrana a vojenský průmysl.
Křemíkový karbid (sic)Obsahuje křemík a uhlík a je typickou strukturální sloučeninou s více typy, hlavně zahrnující dvě krystalové formy: a-sic (vysokoteplotní stabilní typ) a β-sic (nízkoteplotní stabilní typ). Celkem je více než 200 více typů, mezi nimiž jsou reprezentativní 3c sic β - sic a 2H sic, 4h sic, 6h sic a 15r sic α - sic.
Obrázek sic multibody struktura
Když je teplota pod 1600 ℃, existuje SIC ve formě β - sic a může být připravena z jednoduché směsi křemíku a uhlíku při přibližně 1450 ℃. Když teplota přesáhne 1600 ℃, β - SIC se pomalu transformuje na různé polymorfy α - sic. 4H SIC se snadno generuje při přibližně 2000 ℃; Polymorfy 6H a 15R vyžadují pro snadnou tvorbu vysokou teplotu nad 2100 ℃; 6H SIC může zůstat velmi stabilní i při teplotách přesahujících 2200 ℃, takže je široce používán v průmyslových aplikacích.
Čistý křemíkový karbid je bezbarvý a průhledný krystal, zatímco průmyslový křemíkový karbid může být bezbarvý, světle žlutý, světle zelená, tmavě zelená, světle modrá, tmavě modrá nebo dokonce černá, se snižujícími se úrovní průhlednosti. Abrazivní průmysl kategorizuje křemíkový karbid do dvou typů na základě barvy: černý karbid křemíku a zeleného křemíkového karbidu. Bezbarvý až tmavě zelený křemíkový karbid je klasifikován jako zelený karbid křemíku, zatímco světle modrý až černý křemíkový karbid je klasifikován jako černý křemíkový karbid. Černý křemíkový karbid a zelený karbid křemíku jsou alfa sic hexagonální krystaly a zelený mikro karbid křemíku se obecně používá jako surovina pro keramiku křemíku.
Výkon keramiky karbidu křemíku připravených různými procesy
Keramika křemíkového karbidu však má nevýhodu nízké lomové houževnatosti a vysoké křehkosti. V posledních letech se proto kompozitní keramika založená na křemíkové karbidové keramice, jako je vyztužení vlákna (nebo vousy), heterogenní posilování disperzí částic a funkční materiály, zlepšují houževnatost a sílu jednotlivých materiálů.
Jako vysoce výkonný strukturální keramický vysokoteplotní materiál se keramika křemíkového karbidu stále více aplikuje ve vysokoteplotních pecích, ocelové metalurgii, petrochemikálii, mechanické elektronice, leteckém a environmentální ochraně, jaderné energie a dalších oborech.
V roce 2022 se očekává, že velikost strukturální keramiky karbidu křemíku v Číně dosáhne 18,2 miliardy juanů. Při další expanzi aplikačních polí a následného růstu se odhaduje, že velikost trhu strukturální keramiky křemíkového karbidu do roku 2025 dosáhne 29,6 miliardy juanů.
V budoucnu, se zvyšující se mírou penetrace nových energetických vozidel, energie, průmyslu, komunikace a dalších oblastí, jakož i stále přísnější požadavky na vysokou přesností, vysokou odolnost proti opotřebení, se očekávají, že nové energetické vozidla nebo elektronické komponenty v různých oblastech, mezi nimiž jsou nové energetické vozidla a které jsou důležitě rozvíjeny.
Keramika křemíkového karbidu se používá v keramických pecích kvůli jejich vynikajícím vysokoteplotním mechanickým vlastnostem, odolnosti proti požáru a odolnosti tepelného nárazu. Mezi nimi se válcové pece používají hlavně pro sušení, slinování a tepelné zpracování lithium-iontových baterií pozitivních elektrodových materiálů, negativních elektrodových materiálů a elektrolytů. Lithiová baterie pozitivní a negativní elektrodové materiály jsou nezbytné pro nová energetická vozidla. Klíčovou součástí pecí, které mohou zlepšit výrobní kapacitu pec a výrazně snížit spotřebu energie.
Keramické výrobky z křemíku karbidu se také široce používají v různých automobilových komponentách. Kromě toho se zařízení SIC používají hlavně v PCUS (jednotky řízení výkonu, jako je palubní DC/DC) a OBC (nabíjecí jednotky) nových energetických vozidel. Zařízení SIC mohou snížit hmotnost a objem zařízení PCU, snížit ztráty spínače a zlepšit pracovní teplotu a účinnost systémů zařízení; Je také možné zvýšit úroveň výkonu jednotky, zjednodušit strukturu obvodu, zlepšit hustotu výkonu a zvýšit rychlost nabíjení během nabíjení OBC. V současné době mnoho automobilových společností po celém světě použilo křemíkový karbid ve více modelech a rozsáhlé přijetí křemíkového karbidu se stalo trendem.
Když se keramika křemíkového karbidu používají jako klíčové nosné materiály ve výrobním procesu fotovoltaických buněk, výsledné produkty, jako jsou podpěry lodi, lodní krabice a trubkové armatury, mají dobrou tepelnou stabilitu, nepodporují se, když se používají při vysokých teplotách, a nevytvářejí škodlivé znečišťující látky. Mohou nahradit běžně používané podpěry křemenných lodí, lodní krabice a trubkové armatury a mají významné nákladové výhody.
Kromě toho jsou tržní vyhlídky na napájecí zařízení fotovoltaického karbidu křemíku široká. Materiály SIC mají nižší charakteristiku odolnosti, náboje brány a zpětného zotavení. Použití SIC MOSFET nebo SIC MOSFET v kombinaci s fotovoltaickými střídači SBD SBD může zvýšit účinnost přeměny z 96%na více než 99%, snížit ztrátu energie o více než 50%a zvýšit životnost zařízení o 50krát.
Syntézu keramiky křemíkového karbidu lze vysledovat až do 90. let 20. století, kdy byl křemíkový karbid použit hlavně pro mechanické brusné materiály a refrakterní materiály. S rozvojem výrobní technologie byly široce rozvíjeny špičkové produkty a země po celém světě věnují více pozornosti industrializaci pokročilé keramiky. Už nejsou spokojeni s přípravou tradiční keramiky karbidu křemíku. Podniky produkující high-tech keramiku se vyvíjejí rychleji, zejména ve vyspělých zemích, kde je tento jev významnější. Mezi zahraniční výrobci patří hlavně 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 atd.
Rozvoj karbidu křemíku v Číně byl relativně pozdě ve srovnání s rozvinutými zeměmi, jako je Evropa a Amerika. Vzhledem k tomu, že první průmyslová pec pro výrobu SIC byla postavena v první továrně na broušení v červnu 1951, začala Čína vyrábět křemíkový karbid. Domácí výrobci keramiky karbidu křemíku jsou soustředěni hlavně ve městě Weifang v provincii Shandong. Podle odborníků je to proto, že místní podniky pro těžbu uhlí čelí bankrotu a hledají transformaci. Některé společnosti zavedly relevantní vybavení z Německa k zahájení výzkumu a výroby křemíkového karbidu.ZPC je jedním z největších výrobce reakčního sinilovaného křemíkového karbidu.
Čas příspěvku: Nov-09-2024