Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha leth-chonnsachaidhean todhar silicon carbide air aire mhòr fhaighinn anns a’ ghnìomhachas. Ach, mar stuth àrd-choileanaidh, chan eil silicon carbide ach pàirt bheag de dh’ innealan dealanach (diodes, innealan cumhachd). Faodar a chleachdadh cuideachd mar stuthan sgrìobach, stuthan gearraidh, stuthan structarail, stuthan optigeach, giùlan catalaiche, agus barrachd. An-diugh, bidh sinn a’ toirt a-steach ceirmeag silicon carbide sa mhòr-chuid, aig a bheil na buannachdan a leanas: seasmhachd cheimigeach, strì an aghaidh teòthachd àrd, strì an aghaidh caitheamh, strì an aghaidh creimeadh, giùlan teirmeach àrd, co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal, dùmhlachd ìosal, agus neart meacanaigeach àrd. Tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an raointean leithid innealan ceimigeach, dìon lùtha is na h-àrainneachd, leth-chonnsachaidhean, meatailteachd, dìon nàiseanta agus gnìomhachas armachd.
Carbid sileacon (SiC)anns a bheil silicon agus carbon, agus 's e todhar structarail ioma-sheòrsa àbhaisteach a th' ann, anns a bheil dà chruth criostail sa mhòr-chuid: α-SiC (seòrsa seasmhach aig teòthachd àrd) agus β-SiC (seòrsa seasmhach aig teòthachd ìosal). Tha còrr is 200 ioma-sheòrsa ann gu h-iomlan, agus nam measg tha 3C SiC de β-SiC agus 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, agus 15R SiC de α-SiC.
Figear Structar Ioma-chorp SiC
Nuair a bhios an teòthachd fo 1600 ℃, bidh SiC ann an cruth β – SiC agus faodar a dhèanamh bho mheasgachadh sìmplidh de shìleacan agus charbon aig timcheall air 1450 ℃. Nuair a thèid an teòthachd thairis air 1600 ℃, bidh β – SiC ag atharrachadh mean air mhean gu diofar phoileamorfa de α – SiC. Tha 4H SiC furasta a chruthachadh aig timcheall air 2000 ℃; Feumaidh poileamorfa 6H agus 15R teòthachd àrd os cionn 2100 ℃ airson cruthachadh furasta; faodaidh 6H SiC fuireach gu math seasmhach eadhon aig teòthachd os cionn 2200 ℃, ga dhèanamh air a chleachdadh gu farsaing ann an tagraidhean gnìomhachais.
Is criostal gun dath agus follaiseach a th’ ann an carbide silicon fìor-ghlan, agus faodaidh carbide silicon gnìomhachais a bhith gun dath, buidhe bàn, uaine aotrom, uaine dorcha, gorm aotrom, gorm dorcha, no eadhon dubh, le ìrean follaiseachd a’ lùghdachadh. Tha gnìomhachas an sgrìobach a’ roinn carbide silicon ann an dà sheòrsa stèidhichte air dath: carbide silicon dubh agus carbide silicon uaine. Tha carbide silicon gun dath gu dorcha uaine air a sheòrsachadh mar carbide silicon uaine, agus tha carbide silicon gorm aotrom gu dubh air a sheòrsachadh mar carbide silicon dubh. Tha carbide silicon dubh agus carbide silicon uaine le chèile nan criostalan sia-thaobhach alpha SiC, agus mar as trice thathas a’ cleachdadh meanbh-phùdar silicon carbide uaine mar an stuth amh airson ceirmeag carbide silicon.
Coileanadh Ceirmeag Silicon Carbide air ullachadh le diofar phròiseasan
Ach, tha eas-bhuannachd aig ceirmeag silicon carbide leis gu bheil e ìosal ann an cruas brisidh agus àrd ann an so-bhrùideachd. Mar sin, anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha ceirmeag co-dhèanta stèidhichte air ceirmeag silicon carbide, leithid neartachadh snàithleach (no whisker), neartachadh sgapadh mìrean neo-aonghnèitheach, agus stuthan gnìomh caisead, air nochdadh mean air mhean, a’ leasachadh cruas agus neart stuthan fa leth.
Mar stuth ceirmeag structarail àrd-choileanaidh a tha freagarrach airson teòthachd àrd, tha ceirmeag silicon carbide air a bhith air a chleachdadh barrachd is barrachd ann an àmhainnean àrd-teodhachd, meatailteachd stàilinn, petroceimigean, eileagtronaig meacanaigeach, aerospace, lùth agus dìon na h-àrainneachd, lùth niùclasach, càraichean agus raointean eile.
Ann an 2022, thathar an dùil gun ruig meud margaidh ceirmeag structarail silicon carbide ann an Sìona 18.2 billean yuan. Le leudachadh a bharrachd air raointean tagraidh agus feumalachdan fàis sìos an abhainn, thathas a’ meas gun ruig meud margaidh ceirmeag structarail silicon carbide 29.6 billean yuan ro 2025.
San àm ri teachd, leis an ìre treòrachaidh a tha a’ sìor fhàs de charbadan lùtha ùra, lùth, gnìomhachas, conaltradh agus raointean eile, a bharrachd air na riatanasan a tha a’ sìor fhàs teann airson co-phàirtean meacanaigeach no co-phàirtean dealanach àrd-chruinneas, àrd-sheasmhachd caitheamh, agus àrd-earbsachd ann an diofar raointean, thathar an dùil gun lean meud margaidh thoraidhean ceirmeag silicon carbide a’ leudachadh, agus tha carbadan lùtha ùra agus photovoltaics nam measg nan raointean leasachaidh cudromach.
Bithear a’ cleachdadh ceirmeag silicon carbide ann an àmhainnean ceirmeag air sgàth an cuid fheartan meacanaigeach àrd-teòthachd sàr-mhath, an aghaidh teine, agus an aghaidh clisgeadh teirmeach. Nam measg, thathas a’ cleachdadh àmhainnean rolair sa mhòr-chuid airson tiormachadh, sintering, agus làimhseachadh teas stuthan electrode deimhinneach bataraidh lithium-ion, stuthan electrode àicheil, agus electrolytes. Tha stuthan electrode deimhinneach is àicheil bataraidh lithium riatanach airson carbadan lùtha ùra. Tha àirneis àmhainn ceirmeag silicon carbide na phrìomh phàirt de àmhainnean, a dh’ fhaodas comas cinneasachaidh àmhainn a leasachadh agus caitheamh lùtha a lughdachadh gu mòr.
Tha toraidhean ceirmeag silicon carbide cuideachd air an cleachdadh gu farsaing ann an grunn phàirtean chàraichean. A bharrachd air an sin, thathas a’ cleachdadh innealan SiC sa mhòr-chuid ann am PCUn (aonadan smachd cumhachd, leithid DC/DC air bòrd) agus OBCn (aonadan cosgais) charbadan lùtha ùra. Faodaidh innealan SiC cuideam agus meud uidheamachd PCU a lughdachadh, call suidse a lughdachadh, agus teòthachd obrach agus èifeachdas siostam innealan a leasachadh; Tha e comasach cuideachd ìre cumhachd an aonaid a mheudachadh, structar a’ chuairt a dhèanamh nas sìmplidhe, dùmhlachd cumhachd a leasachadh, agus astar cosgais a mheudachadh rè cosgais OBC. An-dràsta, tha mòran chompanaidhean chàraichean air feadh an t-saoghail air silicon carbide a chleachdadh ann an iomadh modail, agus tha gabhail ri silicon carbide air sgèile mhòr air a bhith na ghluasad.
Nuair a thèid ceirmeag silicon carbide a chleachdadh mar phrìomh stuthan giùlain ann am pròiseas cinneasachaidh cheallan photovoltaic, bidh deagh sheasmhachd teirmeach aig na toraidhean a thig às leithid taicean bhàtaichean, bogsaichean bhàtaichean, agus uidheamachd phìoban, chan eil iad a’ deformachadh nuair a thèid an cleachdadh aig teòthachd àrd, agus chan eil iad a’ toirt a-mach truailleadh cronail. Faodaidh iad na taicean bhàtaichean, bogsaichean bhàtaichean, agus uidheamachd phìoban grianchloch a thathas a’ cleachdadh gu cumanta a chur nan àite, agus tha buannachdan cosgais mòra aca.
A bharrachd air sin, tha ro-shealladh margaidh farsaing ann airson innealan cumhachd silicon carbide photovoltaic. Tha feartan strì nas ìsle, cosgais geata, agus cosgais ath-bheothachaidh cùil aig stuthan SiC. Faodaidh cleachdadh SiC Mosfet no SiC Mosfet còmhla ri inverters photovoltaic SiC SBD èifeachdas tionndaidh a mheudachadh bho 96% gu còrr air 99%, call lùtha a lughdachadh barrachd air 50%, agus beatha cearcall uidheamachd a mheudachadh 50 uair.
Faodar co-chur ceirmeag silicon carbide a lorg air ais chun na 1890an, nuair a chaidh silicon carbide a chleachdadh sa mhòr-chuid airson stuthan bleith meacanaigeach agus stuthan teas-dhìonach. Le leasachadh teicneòlais cinneasachaidh, chaidh toraidhean SiC àrd-theicneòlais a leasachadh gu farsaing, agus tha dùthchannan air feadh an t-saoghail a’ toirt barrachd aire do ghnìomhachasachadh ceirmeag adhartach. Chan eil iad riaraichte tuilleadh le ullachadh ceirmeag silicon carbide traidiseanta. Tha iomairtean a tha a’ dèanamh ceirmeag àrd-theicneòlais a’ leasachadh nas luaithe, gu sònraichte ann an dùthchannan leasaichte far a bheil an iongantas seo nas cudromaiche. Am measg luchd-saothrachaidh cèin sa mhòr-chuid tha 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, msaa.
Bha leasachadh silicon carbide ann an Sìona an ìre mhath fadalach an taca ri dùthchannan leasaichte leithid an Roinn Eòrpa agus Ameireagaidh. Bho chaidh a’ chiad fhùirneis gnìomhachais airson SiC a dhèanamh a thogail aig a’ Chiad Fhactaraidh Cuibhle Bleith san Ògmhios 1951, thòisich Sìona a’ dèanamh silicon carbide. Tha luchd-saothrachaidh dachaigheil ceirmeag silicon carbide stèidhichte sa mhòr-chuid ann am Baile Weifang, Roinn Shandong. A rèir eòlaichean, tha seo air sgàth gu bheil iomairtean mèinnearachd guail ionadail an aghaidh briseadh-creideis agus a’ sireadh cruth-atharrachadh. Tha cuid de chompanaidhean air uidheamachd buntainneach a thoirt a-steach às a’ Ghearmailt gus tòiseachadh air rannsachadh agus cinneasachadh silicon carbide.’S e ZPC aon de na luchd-saothrachaidh as motha de charbide silicon sintered ath-bhualadh.
Ùine puist: 9 dhen t-Samhain 2024