Ces dernières années, les semi-conducteurs composés de carbure de silicium ont reçu une large attention dans l'industrie. Cependant, en tant que matériau haute performance, le carbure de silicium n'est qu'une petite partie des dispositifs électroniques (diodes, dispositifs d'alimentation). Il peut également être utilisé comme abrasifs, matériaux de coupe, matériaux structurels, matériaux optiques, porteurs de catalyseurs, etc. Aujourd'hui, nous introduisons principalement les céramiques en carbure de silicium, qui présentent les avantages de la stabilité chimique, de la résistance à la température élevée, de la résistance à l'usure, de la résistance à la corrosion, de la conductivité thermique élevée, du coefficient de dilatation thermique faible, de la faible densité et de la forte résistance mécanique. Ils sont largement utilisés dans des domaines tels que les machines chimiques, la protection de l'énergie et de l'environnement, les semi-conducteurs, la métallurgie, la défense nationale et l'industrie militaire.
Carbure de silicium (sic)contient du silicium et du carbone, et est un composé structurel multi-type typique, incluant principalement deux formes cristallines: α - sic (type stable à haute température) et β - sic (type stable à basse température). Il existe plus de 200 multi-types au total, parmi lesquels le 3C SIC de β - sic et le 2H sic, 4H sic, 6H sic et 15r sic of α - sic sont représentatifs.
Structure multicorps SIC Figure
Lorsque la température est inférieure à 1600 ℃, le sic existe sous la forme de β - sic et peut être préparé à partir d'un simple mélange de silicium et de carbone vers 1450 ℃. Lorsque la température dépasse 1600 ℃, β - sic se transforme lentement en divers polymorphes de α - sic. 4h sic est facilement généré vers 2000 ℃; Les polymorphes 6H et 15R nécessitent des températures élevées supérieures à 2100 ℃ pour une formation facile; 6h sic peut rester très stable même à des températures supérieures à 2200 ℃, ce qui le rend largement utilisé dans les applications industrielles.
Le carbure de silicium pur est un cristal incolore et transparent, tandis que le carbure de silicium industriel peut être incolore, jaune pâle, vert clair, vert foncé, bleu clair, bleu foncé ou même noir, avec des niveaux de transparence décroissants. L'industrie abrasive classe le carbure de silicium en deux types basés sur la couleur: le carbure de silicium noir et le carbure de silicium vert. Le carbure de silicium vert incolore au vert foncé est classé en carbure de silicium vert, tandis que le carbure de silicium bleu clair à noir est classé en carbure de silicium noir. Le carbure de silicium noir et le carbure de silicium vert sont tous deux des cristaux hexagonaux alpha sic, et le micro-poudre de carbure de silicium vert est généralement utilisé comme matière première pour la céramique en carbure de silicium.
Performance des céramiques en carbure de silicium préparées par différents processus
Cependant, les céramiques en carbure de silicium ont l'inconvénient d'une faible ténacité à une fracture et d'une forte fragilité. Par conséquent, ces dernières années, la céramique composite basée sur la céramique en carbure de silicium, telles que le renforcement des fibres (ou moustaches), le renforcement de la dispersion des particules hétérogènes et les matériaux fonctionnels du gradient, ont émergé successivement, améliorant la ténacité et la force des matériaux individuels.
En tant que matériau en céramique structurelle à haute température haute performance, la céramique en carbure de silicium a été de plus en plus appliquée dans les fours à haute température, la métallurgie de l'acier, la pétrochimie, l'électronique mécanique, l'aérospatiale, l'énergie et la protection de l'environnement, l'énergie nucléaire, les automobiles et autres champs.
En 2022, la taille du marché de la céramique structurelle en carbure de silicium en Chine devrait atteindre 18,2 milliards de yuans. Avec une nouvelle expansion des champs d'application et des besoins en aval, il est estimé que la taille du marché de la céramique structurelle en carbure de silicium atteindra 29,6 milliards de yuans d'ici 2025.
À l'avenir, avec le taux de pénétration croissant de nouveaux véhicules énergétiques, de l'énergie, de l'industrie, de la communication et d'autres domaines, ainsi que des exigences de plus en plus strictes pour une haute précision, une résistance à l'usure élevée et des composants mécaniques à haute fiabilité ou des composants électroniques dans divers domaines, la taille du marché des produits de développement de nouveaux véhicules de glucides en silicone.
Les céramiques en carbure de silicium sont utilisées dans les fours en céramique en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques à haute température, de leur résistance au feu et de leur résistance aux chocs thermiques. Parmi eux, les fours à rouleaux sont principalement utilisés pour le séchage, le frittage et le traitement thermique des matériaux d'électrode positifs de batterie au lithium-ion, les matériaux d'électrode négatifs et les électrolytes. Les matériaux d'électrode positifs et négatifs de batterie au lithium sont indispensables pour de nouveaux véhicules énergétiques. Le mobilier de four en céramique en carbure de silicium est un élément clé des fours, ce qui peut améliorer la capacité de production du four et réduire considérablement la consommation d'énergie.
Les produits en céramique en carbure de silicium sont également largement utilisés dans divers composants automobiles. De plus, les dispositifs SIC sont principalement utilisés dans les PCU (unités de contrôle d'alimentation, telles que DC / DC embarquées) et les OBC (unités de charge) de nouveaux véhicules énergétiques. Les dispositifs SIC peuvent réduire le poids et le volume de l'équipement PCU, réduire les pertes de commutation et améliorer la température de travail et l'efficacité du système des appareils; Il est également possible d'augmenter le niveau de puissance unitaire, de simplifier la structure du circuit, d'améliorer la densité de puissance et d'augmenter la vitesse de charge pendant la charge de l'OBC. À l'heure actuelle, de nombreuses sociétés automobiles du monde entier ont utilisé du carbure de silicium dans plusieurs modèles, et l'adoption à grande échelle du carbure de silicium est devenue une tendance.
Lorsque les céramiques en carbure de silicium sont utilisées comme matériaux clés du transporteur dans le processus de production des cellules photovoltaïques, les produits résultants tels que les supports de bateau, les boîtes de bateau et les raccords de tuyaux ont une bonne stabilité thermique, ne se déforment pas lorsqu'ils sont utilisés à des températures élevées et ne produisent pas de polluants nocifs. Ils peuvent remplacer les supports de bateau en quartz couramment utilisés, les boîtes de bateau et les raccords de tuyaux, et avoir des avantages de coûts importants.
De plus, les perspectives du marché des dispositifs de carbure de silicium photovoltaïque sont larges. Les matériaux SIC ont des caractéristiques de charge de résistance, de charge de grille et de charge de récupération inversée. L'utilisation du MOSFET SIC ou du MOSFET SIC combiné avec des onduleurs photovoltaïques SIC SBD peut augmenter l'efficacité de conversion de 96% à plus de 99%, réduire la perte d'énergie de plus de 50% et augmenter la durée de vie du cycle de l'équipement de 50 fois.
La synthèse de la céramique en carbure de silicium peut être retracée dans les années 1890, lorsque le carbure de silicium a été principalement utilisé pour les matériaux de broyage mécanique et les matériaux réfractaires. Avec le développement de la technologie de production, les produits SIC de haute technologie ont été largement développés et les pays du monde entier accordent plus d'attention à l'industrialisation des céramiques avancées. Ils ne sont plus satisfaits de la préparation de la céramique traditionnelle en carbure de silicium. Les entreprises produisant des céramiques de haute technologie se développent plus rapidement, en particulier dans les pays développés où ce phénomène est plus significatif. Les fabricants étrangers incluent principalement 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, etc.
Le développement du carbure de silicium en Chine était relativement tard par rapport aux pays développés comme l'Europe et l'Amérique. Depuis que la première fournaise industrielle pour la fabrication de sic a été construite dans la première usine de roue en juin 1951, la Chine a commencé à produire du carbure de silicium. Les fabricants nationaux de céramique en carbure de silicium sont principalement concentrés dans la ville de Weifang, dans la province du Shandong. Selon des professionnels, c'est parce que les entreprises locales d'extraction de charbon sont confrontées à la faillite et à la recherche de transformation. Certaines entreprises ont introduit des équipements pertinents de l'Allemagne pour commencer à rechercher et à produire du carbure de silicium.ZPC est l'un des plus grands fabricants de carbure de silicium fritté réactionnel.
Heure du poste: nov-09-2024