در سالهای اخیر ، نیمه هادی های ترکیبی کاربید سیلیکون توجه گسترده ای را در این صنعت به خود جلب کرده اند. با این حال ، به عنوان یک ماده با کارایی بالا ، کاربید سیلیکون تنها بخش کوچکی از دستگاه های الکترونیکی (دیود ، دستگاه های برق) است. همچنین می تواند به عنوان ساینده ، برش مواد ، مواد ساختاری ، مواد نوری ، حامل های کاتالیزور و موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرد. امروز ، ما به طور عمده سرامیک کاربید سیلیکون را معرفی می کنیم ، که دارای مزایای ثبات شیمیایی ، مقاومت در برابر دمای بالا ، مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در برابر خوردگی ، هدایت حرارتی بالا ، ضریب انبساط حرارتی کم ، چگالی کم و مقاومت مکانیکی بالا است. آنها به طور گسترده در مزارع مانند ماشین آلات شیمیایی ، انرژی و حفاظت از محیط زیست ، نیمه هادی ها ، متالورژی ، دفاع ملی و صنعت نظامی مورد استفاده قرار می گیرند.
کاربید سیلیکون (SIC)حاوی سیلیکون و کربن است و یک ترکیب ساختاری چند نوع معمولی است ، که عمدتاً شامل دو شکل کریستالی است: α-SIC (نوع پایداری با درجه حرارت بالا) و β-sic (نوع پایدار با درجه حرارت پایین). در کل بیش از 200 نوع چند نوع وجود دارد که از جمله 3C SIC β - SIC و 2H SIC ، 4H SIC ، 6H SIC و 15R SIC α - SIC نماینده هستند.
ساختار چند بدنی sic شکل
هنگامی که درجه حرارت زیر 1600 ℃ باشد ، SIC به شکل β - sic وجود دارد و می تواند از یک مخلوط ساده از سیلیکون و کربن در حدود 1450 آماده شود. هنگامی که دما از 1600 ℃ فراتر رود ، β - SIC به آرامی به پلی مورف های مختلف α - sic تبدیل می شود. 4H SIC به راحتی در حدود 2000 ℃ تولید می شود. هر دو پلی مورف 6H و 15R برای تشکیل آسان به دمای بالا بالاتر از 2100 ℃ نیاز دارند. 6H SIC حتی در دماهای بیش از 2200 اینچ بسیار پایدار باقی می ماند ، و این امر را به طور گسترده ای در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می دهد.
کاربید خالص سیلیکون یک کریستال بی رنگ و شفاف است ، در حالی که کاربید سیلیکون صنعتی می تواند بی رنگ ، زرد کمرنگ ، سبز روشن ، سبز تیره ، آبی روشن ، آبی تیره یا حتی سیاه باشد و دارای سطح شفافیت باشد. صنعت ساینده کاربید سیلیکون را به دو نوع بر اساس رنگ طبقه بندی می کند: کاربید سیلیکون سیاه و کاربید سیلیکون سبز. کاربید سیلیکون سبز بدون رنگ تا تیره به عنوان کاربید سیلیکون سبز طبقه بندی می شود ، در حالی که کاربید سیلیکون آبی روشن تا سیاه به عنوان کاربید سیلیکون سیاه طبقه بندی می شود. کاربید سیلیکون سیاه و کاربید سیلیکون سبز هر دو کریستال شش ضلعی آلفا سیک هستند و میکرو پودر کاربید سیلیکون سبز به طور کلی به عنوان ماده اولیه سرامیک کاربید سیلیکون استفاده می شود.
عملکرد سرامیک کاربید سیلیکون تهیه شده توسط فرآیندهای مختلف
با این حال ، سرامیک های کاربید سیلیکون از ضرر سختی شکستگی کم و شکنندگی زیاد برخوردار هستند. بنابراین ، در سالهای اخیر ، سرامیک های کامپوزیت مبتنی بر سرامیک های کاربید سیلیکون ، مانند تقویت فیبر (یا ویسکر) ، تقویت پراکندگی ذرات ناهمگن و مواد عملکردی شیب ، با موفقیت پدید آمده و باعث بهبود سختی و قدرت مواد فردی شده اند.
به عنوان یک ماده با دمای بالا با دمای بالا ، سرامیک های کاربید سیلیکون به طور فزاینده ای در کوره های درجه حرارت بالا ، متالورژی فولادی ، پتروشیمی ، الکترونیک مکانیکی ، هوافضا ، انرژی و حفاظت از محیط زیست ، انرژی هسته ای ، خودرو و سایر زمینه ها استفاده می شود.
در سال 2022 ، اندازه بازار سرامیک های ساختاری کاربید سیلیکون در چین به 18.2 میلیارد یوان می رسد. با گسترش بیشتر زمینه های کاربردی و نیازهای رشد پایین دست ، تخمین زده می شود که اندازه بازار سرامیک های ساختاری کاربید سیلیکون تا سال 2025 به 29.6 میلیارد یوان برسد.
در آینده ، با افزایش میزان نفوذ وسایل نقلیه انرژی جدید ، انرژی ، صنعت ، ارتباطات و سایر زمینه ها و همچنین نیازهای فزاینده ای برای دقت بالا ، مقاومت در برابر سایش بالا ، و اجزای مکانیکی با قابلیت اطمینان بالا یا اجزای الکترونیکی در زمینه های مختلف ، پیش بینی می شود که اندازه بازار کاربید سیلیکون سرامبی سرامبی را گسترش دهد ، و در میان آنها توسعه می یابد.
سرامیک های کاربید سیلیکون به دلیل خاصیت مکانیکی با درجه حرارت بالا ، مقاومت در برابر آتش و مقاومت در برابر شوک حرارتی در کوره های سرامیکی استفاده می شود. در میان آنها ، کوره های غلتکی عمدتاً برای خشک کردن ، پخت و پز و عملیات حرارتی مواد الکترود مثبت باتری لیتیوم ، مواد الکترود منفی و الکترولیت ها استفاده می شود. مواد الکترود مثبت و منفی باتری لیتیوم برای وسایل نقلیه انرژی جدید ضروری است. مبلمان کوره سرامیکی کاربید سیلیکون یکی از مؤلفه های اصلی کوره ها است که می تواند ظرفیت تولید کوره را بهبود بخشد و مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
محصولات سرامیکی کاربید سیلیکون نیز به طور گسترده در اجزای مختلف خودرو مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این ، دستگاه های SIC عمدتاً در PCU (واحدهای کنترل برق ، مانند DC/DC در داخل صفحه) و OBC (واحدهای شارژ) وسایل نقلیه انرژی جدید استفاده می شوند. دستگاه های SIC می توانند وزن و حجم تجهیزات PCU را کاهش دهند ، تلفات سوئیچ را کاهش دهند و دمای کار و راندمان سیستم دستگاه ها را بهبود بخشند. همچنین می توان سطح انرژی واحد را افزایش داد ، ساختار مدار را ساده کرد ، چگالی قدرت را بهبود بخشید و سرعت شارژ را در هنگام شارژ OBC افزایش داد. در حال حاضر ، بسیاری از شرکت های اتومبیل در سراسر جهان از کاربید سیلیکون در مدل های مختلف استفاده کرده اند و اتخاذ در مقیاس بزرگ کاربید سیلیکون به یک روند تبدیل شده است.
هنگامی که از سرامیک های کاربید سیلیکون به عنوان مواد حامل کلیدی در فرآیند تولید سلولهای فتوولتائیک استفاده می شود ، محصولات حاصل از آن مانند پشتیبانی قایق ، جعبه های قایق و اتصالات لوله از پایداری حرارتی خوبی برخوردار هستند ، در صورت استفاده در دمای بالا ، تغییر شکل نمی دهند و آلاینده های مضر تولید نمی کنند. آنها می توانند پشتیبانی از کوارتز قایق ، جعبه های قایق و اتصالات لوله را جایگزین کنند و از مزایای هزینه قابل توجهی برخوردار باشند.
علاوه بر این ، چشم انداز بازار دستگاه های برق کاربید فتوولتائیک گسترده است. مواد SIC از نظر مقاومت ، بار دروازه و ویژگی های بار بازیابی معکوس پایین تر هستند. استفاده از MOSFET SIC یا SIC MOSFET همراه با اینورترهای فتوولتائیک SCD SIC می تواند راندمان تبدیل را از 96 ٪ به بیش از 99 ٪ افزایش دهد ، از دست دادن انرژی بیش از 50 ٪ کاهش یابد و عمر چرخه تجهیزات را 50 برابر افزایش دهد.
سنتز سرامیک کاربید سیلیکون را می توان به دهه 1890 ردیابی کرد ، هنگامی که کاربید سیلیکون عمدتاً برای مواد سنگ زنی مکانیکی و مواد نسوز استفاده می شد. با توسعه فناوری تولید ، محصولات SIC با تکنولوژی بالا به طور گسترده ای توسعه یافته اند و کشورهایی در سراسر جهان توجه بیشتری به صنعتی شدن سرامیک های پیشرفته می کنند. آنها دیگر از تهیه سرامیک سنتی کاربید سیلیکون راضی نیستند. بنگاه هایی که سرامیک های پیشرفته با تکنولوژی بالا تولید می کنند ، به ویژه در کشورهای توسعه یافته که این پدیده از اهمیت بیشتری برخوردار است ، با سرعت بیشتری در حال توسعه هستند. تولید کنندگان خارجی به طور عمده شامل Saint Gobain ، 3M ، Ceramtec ، Ibiden ، Schunk ، گروه Narita ، Toto Corporation ، Coorstek ، Kyocera ، Aszac ، شرکت سرامیک Jingke Jingke ، Ltd. ، ژاپن شرکت ویژه سرامیک ، آموزشی ویبولیتین ، سرامیک IPS و غیره است.
توسعه کاربید سیلیکون در چین در مقایسه با کشورهای توسعه یافته مانند اروپا و آمریکا نسبتاً دیر بود. از آنجا که اولین کوره صنعتی برای تولید SIC در اولین کارخانه چرخ سنگ زنی در ژوئن سال 1951 ساخته شد ، چین تولید کاربید سیلیکون را آغاز کرد. تولید کنندگان داخلی سرامیک کاربید سیلیکون عمدتاً در شهر وفانگ ، استان شاندونگ متمرکز شده اند. به گفته متخصصان ، این امر به این دلیل است که شرکت های محلی معدن زغال سنگ با ورشکستگی روبرو هستند و به دنبال تحول هستند. برخی از شرکت ها تجهیزات مرتبط را از آلمان برای شروع تحقیق و تولید کاربید سیلیکون معرفی کرده اند.ZPC یکی از بزرگترین تولید کننده های واکنش سیلیکون کاربید است.
زمان پست: نوامبر 09-2024