Nos últimos anos, os semiconductores compostos de carburo de silicio recibiron unha atención xeneralizada na industria. Non obstante, como material de alto rendemento, o carburo de silicio é só unha pequena parte de dispositivos electrónicos (diodos, dispositivos de enerxía). Tamén se pode usar como abrasivos, materiais de corte, materiais estruturais, materiais ópticos, portadores de catalizadores e moito máis. Hoxe, introducimos principalmente cerámica de carburo de silicio, que teñen as vantaxes da estabilidade química, a alta resistencia á temperatura, a resistencia ao desgaste, a resistencia á corrosión, a alta condutividade térmica, a baixa expansión térmica, o coeficiente de expansión térmica, a baixa densidade e a alta resistencia mecánica. Son moi utilizados en campos como maquinaria química, enerxía e protección ambiental, semiconductores, metalurxia, defensa nacional e industria militar.
Carburo de silicio (sic)Contén silicio e carbono, e é un composto estrutural de tipo multi típico, incluíndo principalmente dúas formas de cristal: α-sic (tipo estable de alta temperatura) e β-sic (tipo estable de baixa temperatura). Hai máis de 200 tipos múltiples en total, entre os que o 3c sic de β - sic e o sic 2h, 4h sic, 6h sic e 15r sic de α - sic son representativos.
Figura estrutura de multicorpo sic
Cando a temperatura está por baixo de 1600 ℃, o SIC existe en forma de β - sic e pódese preparar a partir dunha simple mestura de silicio e carbono ao redor de 1450 ℃. Cando a temperatura supera os 1600 ℃, β - sic transfórmase lentamente en varios polimorfos de α - sic. 4H sic xérase facilmente ao redor de 2000 ℃; Os polimorfos 6H e 15R requiren altas temperaturas superiores a 2100 ℃ para unha fácil formación; 6H SIC pode permanecer moi estable incluso a temperaturas superiores a 2200 ℃, tornándoo amplamente en aplicacións industriais.
O carburo de silicio puro é un cristal incoloro e transparente, mentres que o carburo de silicio industrial pode ser incoloro, amarelo pálido, verde claro, verde escuro, azul claro, azul escuro ou incluso negro, con niveis de transparencia decrecentes. A industria abrasiva clasifica o carburo de silicio en dous tipos en función da cor: carburo de silicio negro e carburo de silicio verde. O carburo de silicio de cor verde verde escuro e cor escuro clasifícase como carburo de silicio verde, mentres que o carburo de silicio azul a negro é clasificado como carburo de silicio negro. O carburo de silicio negro e o carburo de silicio verde son cristais hexagonais alfa sic, e o micro po de carburo de silicio verde úsase xeralmente como materia prima para a cerámica de carburo de silicio.
Rendemento de cerámica de carburo de silicio preparada por diferentes procesos
Non obstante, a cerámica de carburo de silicio ten a desvantaxe da baixa dureza da fractura e da alta increíble. Polo tanto, nos últimos anos, a cerámica composta baseada en cerámica de carburo de silicio, como o reforzo de fibra (ou bigote), o fortalecemento da dispersión de partículas heteroxéneas e os materiais funcionais de gradiente, xurdiron sucesivamente, mellorando a dureza e a forza dos materiais individuais.
Como material de alta temperatura estrutural de alta temperatura estrutural, a cerámica de carburo de silicio aplicouse cada vez máis en fornos de alta temperatura, metalurxia de aceiro, petroquímicos, electrónica mecánica, aeroespacial, enerxía e protección ambiental, enerxía nuclear, automóbiles e outros campos.
En 2022, espérase que o tamaño do mercado da cerámica estrutural de carburo de silicio en China alcance os 18.2 millóns de yuans. Con unha maior expansión dos campos de aplicación e as necesidades de crecemento descendente, estímase que o tamaño do mercado das cerámicas estruturais de carburo de silicio chegará a 29.600 millóns de yuanes para o 2025.
No futuro, coa crecente taxa de penetración de novos vehículos enerxéticos, enerxía, industria, comunicación e outros campos, así como os requisitos cada vez máis estritos para a alta precisión, a alta resistencia ao desgaste e os compoñentes mecánicos de alta fiabilidade ou compoñentes electrónicos en varios campos, o tamaño do mercado de material de silicón.
A cerámica de carburo de silicio úsase en fornos de cerámica debido ás súas excelentes propiedades mecánicas de alta temperatura, resistencia ao lume e resistencia aos choques térmicos. Entre eles, os fornos de rolos úsanse principalmente para secar, sinterizar e tratamento térmico de materiais de electrodos positivos de batería de iones de litio, materiais de electrodos negativos e electrólitos. Os materiais de electrodos positivos e negativos da batería de litio son indispensables para os novos vehículos enerxéticos. Os mobles de forno de cerámica de carburo de silicio é un compoñente clave dos fornos, que pode mellorar a capacidade de produción do forno e reducir significativamente o consumo de enerxía.
Os produtos de cerámica de carburo de silicio tamén son moi utilizados en varios compoñentes do automóbil. Ademais, os dispositivos SIC úsanse principalmente en PCUs (unidades de control de enerxía, como DC/DC a bordo) e OBC (unidades de carga) de novos vehículos enerxéticos. Os dispositivos SIC poden reducir o peso e o volume de equipos PCU, reducir as perdas de interruptor e mellorar a temperatura de traballo e a eficiencia do sistema dos dispositivos; Tamén é posible aumentar o nivel de potencia unitaria, simplificar a estrutura do circuíto, mellorar a densidade de potencia e aumentar a velocidade de carga durante a carga de OBC. Na actualidade, moitas empresas de automóbiles de todo o mundo usaron carburo de silicio en múltiples modelos, e a adopción a gran escala de carburo de silicio converteuse nunha tendencia.
Cando a cerámica de carburo de silicio se usa como materiais portadores clave no proceso de produción de células fotovoltaicas, os produtos resultantes como soportes de barcos, caixas de barcos e accesorios de tubos teñen boa estabilidade térmica, non se deforman cando se usan a altas temperaturas e non producen contaminantes nocivos. Poden substituír os soportes de barcos de cuarzo de uso común, caixas de barcos e accesorios para tubos e teñen vantaxes de custos importantes.
Ademais, as perspectivas de mercado de dispositivos de enerxía de carburo de silicio fotovoltaico son amplos. Os materiais SIC teñen unha resistencia, carga de porta e carga de carga inversa de recuperación. Usar SIC MOSFET ou SIC MOSFET combinado con inversores fotovoltaicos SC SCD pode aumentar a eficiencia de conversión de 96%a máis do 99%, reducir a perda de enerxía en máis dun 50%e aumentar a vida do ciclo do equipo en 50 veces.
A síntese de cerámica de carburo de silicio pódese remontar ata a década de 1890, cando o carburo de silicio foi usado principalmente para materiais mecánicos e materiais refractarios. Co desenvolvemento da tecnoloxía de produción, os produtos SIC de alta tecnoloxía foron amplamente desenvolvidos e os países de todo o mundo están a prestar máis atención á industrialización da cerámica avanzada. Xa non están satisfeitos coa preparación da cerámica tradicional de carburo de silicio. As empresas que producen cerámicas de alta tecnoloxía están a desenvolverse máis rapidamente, especialmente nos países desenvolvidos onde este fenómeno é máis significativo. Os fabricantes estranxeiros inclúen principalmente 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.
O desenvolvemento de carburo de silicio en China foi relativamente tarde en comparación con países desenvolvidos como Europa e América. Dende que o primeiro forno industrial para fabricar sic foi construído na primeira fábrica de rodas de moenda en xuño de 1951, China comezou a producir carburo de silicio. Os fabricantes domésticos de cerámica de carburo de silicio concéntranse principalmente na cidade de Weifang, na provincia de Shandong. Segundo os profesionais, isto débese a que as empresas locais de minería de carbón están enfrentando a bancarrota e buscan a transformación. Algunhas empresas introduciron equipos relevantes de Alemaña para comezar a investigar e producir carburo de silicio.ZPC é un dos maiores fabricantes de carburo de silicio sinterizado por reacción.
Tempo de publicación: novembro-09-2024