I de senere år har siliciumcarbidforbindelseshalvledere fået en bred opmærksomhed i branchen. Som et højtydende materiale er siliciumcarbid imidlertid kun en lille del af elektroniske enheder (dioder, strømenheder). Det kan også bruges som slibemidler, skærematerialer, strukturelle materialer, optiske materialer, katalysatorbærere og mere. I dag introducerer vi hovedsageligt siliciumcarbidkeramik, som har fordelene ved kemisk stabilitet, høj temperaturresistens, slidstyrke, korrosionsbestandighed, høj termisk ledningsevne, lav termisk ekspansionskoefficient, lav densitet og høj mekanisk styrke. De er vidt brugt inden for felter som kemisk maskiner, energi og miljøbeskyttelse, halvledere, metallurgi, national forsvar og militær industri.
Siliciumcarbid (sic)Indeholder silicium og carbon og er en typisk strukturel sammensætning af flere typer, hovedsageligt inklusive to krystalformer: α-SIC (høj-temperatur stabil type) og ß-SIC (lav temperatur stabil type). Der er i alt mere end 200 flertyper, blandt hvilke 3C SIC af ß - SIC og 2H SIC, 4H SIC, 6H SIC og 15R SIC AF α - SIC er repræsentative.
Figur SIC multibody struktur
Når temperaturen er under 1600 ℃, eksisterer SIC i form af ß - SIC og kan fremstilles fra en simpel blanding af silicium og kulstof ved omkring 1450 ℃. Når temperaturen overstiger 1600 ℃, forvandles ß - SIC langsomt til forskellige polymorfer af α - SIC. 4H SIC genereres let på omkring 2000 ℃; Både 6H- og 15R -polymorfer kræver høje temperaturer over 2100 ℃ for let dannelse; 6H SIC kan forblive meget stabil, selv ved temperaturer, der overstiger 2200 ℃, hvilket gør det meget brugt i industrielle anvendelser.
Rent siliciumcarbid er en farveløs og gennemsigtig krystal, mens industriel siliciumcarbid kan være farveløs, lysegul, lysegrøn, mørkegrøn, lyseblå, mørkeblå eller endda sort, med faldende gennemsigtighedsniveauer. Slibende industri kategoriserer siliciumcarbid i to typer baseret på farve: sort siliciumcarbid og grønt siliciumcarbid. Farveløs til mørkegrøn siliciumcarbid klassificeres som grønt siliciumcarbid, mens lyseblå til sort siliciumcarbid klassificeres som sort siliciumcarbid. Sort siliciumcarbid og grønt siliciumcarbid er begge alfa sic hexagonale krystaller, og grønt siliciumcarbidmikropulver bruges generelt som råmaterialet til siliciumcarbidkeramik.
Ydeevne af siliciumcarbidkeramik fremstillet af forskellige processer
Imidlertid har siliciumcarbidkeramik ulempen ved lav brudhårdhed og høj lethed. Derfor i de senere år er sammensatte keramik baseret på siliciumcarbidkeramik, såsom fiber (eller whisker) forstærkning, heterogen partikeldispersionsstyrke og gradientfunktionelle materialer, fremkommet successivt, hvilket forbedrer sejhed og styrke af individuelle materialer.
Som et højtydende strukturelt keramisk højtemperaturmateriale er siliciumcarbidkeramik i stigende grad blevet anvendt i høje temperaturovne, stålmetallurgi, petrokemiske, mekanisk elektronik, luftfart, energi og miljøbeskyttelse, atomenergi, biler og andre felter.
I 2022 forventes markedsstørrelsen af siliciumcarbid -strukturel keramik i Kina at nå 18,2 milliarder yuan. Med yderligere udvidelse af applikationsfelter og nedstrøms vækstbehov estimeres det, at markedsstørrelsen af siliciumcarbidstrukturel keramik når 29,6 milliarder yuan i 2025.
I fremtiden, med den stigende penetrationshastighed for nye energikøretøjer, energi, industri, kommunikation og andre felter, samt de stadig strenge krav til højpræcision, høj slidbestandighed og mekaniske komponenter med høj pålidelighed forventes at fortsætte med at udvide, hvor nye energikøretøjer og fotovoltaik er vigtige udviklingsområder.
Siliciumcarbidkeramik anvendes i keramiske ovne på grund af deres fremragende mekaniske egenskaber med høj temperatur, brandbestandighed og termisk stødmodstand. Blandt dem bruges rulleovne hovedsageligt til tørring, sintring og varmebehandling af lithium-ion-batteripositive elektrodematerialer, negative elektrodematerialer og elektrolytter. Lithiumbatteripositive og negative elektrodematerialer er uundværlige for nye energikøretøjer. Keramiske ovnmøbler i siliciumcarbid er en nøglekomponent i ovn, der kan forbedre produktionskapaciteten i ovn og reducere energiforbruget markant.
Siliciumcarbidkeramiske produkter er også vidt brugt i forskellige bilkomponenter. Derudover bruges SIC-enheder hovedsageligt i PCUS (strømstyringsenheder, såsom indbygget DC/DC) og OBC'er (opladningsenheder) af nye energikøretøjer. SIC -enheder kan reducere vægten og volumenet af PCU -udstyr, reducere switch -tab og forbedre arbejdstemperaturen og systemeffektiviteten af enheder; Det er også muligt at øge enhedens effektniveau, forenkle kredsløbsstrukturen, forbedre effekttætheden og øge opladningshastigheden under OBC -opladning. På nuværende tidspunkt har mange bilfirmaer over hele verden brugt siliciumcarbid i flere modeller, og den store vedtagelse af siliciumcarbid er blevet en tendens.
Når siliciumcarbidkeramik anvendes som nøglebærermaterialer i produktionsprocessen for fotovoltaiske celler, har de resulterende produkter, såsom bådstøtter, bådkasser og rørbeslag, god termisk stabilitet, deformeres ikke, når de bruges ved høje temperaturer, og producerer ikke skadelige forurenende stoffer. De kan erstatte de almindeligt anvendte kvartsbådstøtter, bådkasser og rørbeslag og har betydelige omkostningsfordele.
Derudover er markedets udsigter for fotovoltaiske siliciumcarbidkraftindretninger brede. SIC -materialer har lavere mod modstand, gateafgift og omvendt gendannelsesafgiftsegenskaber. Brug af SIC MOSFET eller SIC MOSFET kombineret med SIC SBD -fotovoltaiske invertere kan øge konverteringseffektiviteten fra 96%til over 99%, reducere energitab med mere end 50%og øge udstyrscykluslivet med 50 gange.
Syntesen af siliciumcarbidkeramik kan spores tilbage til 1890'erne, hvor siliciumcarbid hovedsageligt blev anvendt til mekaniske slibematerialer og ildfaste materialer. Med udviklingen af produktionsteknologi er højteknologiske SIC-produkter blevet bredt udviklet, og lande over hele verden er mere opmærksom på industrialiseringen af avanceret keramik. De er ikke længere tilfredse med fremstillingen af traditionel siliciumcarbidkeramik. Virksomheder, der producerer højteknologisk keramik, udvikler sig hurtigere, især i udviklede lande, hvor dette fænomen er mere markant. Udenlandske producenter inkluderer hovedsageligt 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 osv.
Udviklingen af siliciumcarbid i Kina var relativt sent sammenlignet med udviklede lande som Europa og Amerika. Siden den første industrielle ovn til fremstilling af SIC blev bygget på First Grinding Wheel Factory i juni 1951, begyndte Kina at producere siliciumcarbid. Indenlandske producenter af siliciumcarbidkeramik er hovedsageligt koncentreret i Weifang City, Shandong -provinsen. Ifølge fagfolk skyldes dette, at lokale kulminedriftvirksomheder står over for konkurs og søger transformation. Nogle virksomheder har introduceret relevant udstyr fra Tyskland for at begynde at undersøge og fremstille siliciumcarbid.ZPC er en af den største producent af reaktionsintret siliciumcarbid.
Posttid: Nov-09-2024