Á undanförnum árum hafa hálfleiðarar úr kísilkarbíði vakið mikla athygli í greininni. Hins vegar, sem afkastamikið efni, er kísilkarbíð aðeins lítill hluti af rafeindatækjum (díóðum, aflgjöfum). Það er einnig hægt að nota sem slípiefni, skurðarefni, byggingarefni, ljósfræðileg efni, hvataflutningsefni og fleira. Í dag kynnum við aðallega kísilkarbíðkeramik, sem hefur kosti eins og efnafræðilegan stöðugleika, háan hitaþol, slitþol, tæringarþol, mikla varmaleiðni, lágan varmaþenslustuðul, lágan eðlisþyngd og mikinn vélrænan styrk. Þau eru mikið notuð á sviðum eins og efnavélum, orku- og umhverfisvernd, hálfleiðurum, málmvinnslu, þjóðarvörnum og hernaðariðnaði.
Kísilkarbíð (SiC)Inniheldur kísill og kolefni og er dæmigert fjölþætt byggingarefnasamband, aðallega með tveimur kristallaformum: α-SiC (stöðugt við háan hita) og β-SiC (stöðugt við lágan hita). Það eru til meira en 200 fjölþættar gerðir alls, þar á meðal eru 3C SiC af β-SiC og 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC og 15R SiC af α-SiC dæmigerðar.
Mynd af SiC fjölhlutabyggingu
Þegar hitastigið er undir 1600 ℃ er SiC til í formi β-SiC og er hægt að framleiða það úr einfaldri blöndu af kísil og kolefni við um 1450 ℃. Þegar hitastigið fer yfir 1600 ℃ umbreytist β-SiC hægt og rólega í ýmsar fjölbrigði af α-SiC. 4H SiC myndast auðveldlega við um 2000 ℃; Bæði 6H og 15R fjölbrigði þurfa hátt hitastig yfir 2100 ℃ til að auðvelda myndun; 6H SiC getur haldist mjög stöðugt jafnvel við hitastig yfir 2200 ℃, sem gerir það mikið notað í iðnaði.
Hreint kísilkarbíð er litlaus og gegnsætt kristall, en iðnaðarkísilkarbíð getur verið litlaust, fölgult, ljósgrænt, dökkgrænt, ljósblátt, dökkblátt eða jafnvel svart, með minnkandi gegnsæisstigi. Slípiefnisiðnaðurinn flokkar kísilkarbíð í tvo gerðir eftir lit: svart kísilkarbíð og grænt kísilkarbíð. Litlaust til dökkgrænt kísilkarbíð er flokkað sem grænt kísilkarbíð, en ljósblátt til svart kísilkarbíð er flokkað sem svart kísilkarbíð. Svart kísilkarbíð og grænt kísilkarbíð eru bæði alfa SiC sexhyrndir kristallar, og grænt kísilkarbíð örduft er almennt notað sem hráefni fyrir kísilkarbíðkeramik.
Afköst kísilkarbíðkeramik sem eru framleidd með mismunandi ferlum
Hins vegar hefur kísilkarbíðkeramik þann ókost að vera lágur brotþolinn og mjög brothætt. Þess vegna hafa á undanförnum árum komið fram samsett keramik byggð á kísilkarbíðkeramik, svo sem trefjastyrking (eða hvirfilstyrking), styrking á ólíkum ögnum og stigulvirkum efnum, sem hafa bætt seiglu og styrk einstakra efna.
Sem afkastamikið byggingarefni úr keramik sem þolir háan hita hefur kísilkarbíðkeramik verið sífellt meira notað í háhitaofnum, stálmálmvinnslu, jarðefnaeldsneyti, vélrænni rafeindatækni, geimferðaiðnaði, orku- og umhverfisvernd, kjarnorku, bifreiðum og öðrum sviðum.
Árið 2022 er gert ráð fyrir að markaðsstærð kísilkarbíðs byggingarkeramik í Kína muni ná 18,2 milljörðum júana. Með frekari stækkun notkunarsviða og þörfum fyrir vöxt í framleiðslu er áætlað að markaðsstærð kísilkarbíðs byggingarkeramik muni ná 29,6 milljörðum júana árið 2025.
Í framtíðinni, með vaxandi útbreiðslu nýrra orkutækja, orku, iðnaðar, samskipta og annarra sviða, sem og sífellt strangari kröfum um vélræna íhluti eða rafeindabúnað með mikilli nákvæmni, mikilli slitþol og mikilli áreiðanleika á ýmsum sviðum, er búist við að markaðsstærð kísilkarbíðs keramikvara haldi áfram að stækka, þar á meðal eru ný orkutækja og sólarorkuver mikilvæg þróunarsvið.
Kísilkarbíðkeramik er notað í keramikofnum vegna framúrskarandi vélrænna eiginleika við háan hita, brunaþols og hitaáfallsþols. Meðal þeirra eru rúlluofnar aðallega notaðir til þurrkunar, sintunar og hitameðferðar á jákvæðum rafskautsefnum, neikvæðum rafskautsefnum og rafvökvum úr litíumjónarafhlöðum. Jákvæð og neikvæð rafskautsefni úr litíumjónarafhlöðum eru ómissandi fyrir ný orkutæki. Kísilkarbíðkeramikofnhúsgögn eru lykilþáttur í ofnum, sem geta bætt framleiðslugetu ofnanna og dregið verulega úr orkunotkun.
Kísilkarbíð keramik vörur eru einnig mikið notaðar í ýmsum bílahlutum. Að auki eru SiC tæki aðallega notuð í PCU (aflstýrieiningar, svo sem DC/DC um borð) og OBC (hleðslueiningar) í nýjum orkugjöfum. SiC tæki geta dregið úr þyngd og rúmmáli PCU búnaðar, dregið úr rofatapi og bætt rekstrarhita og kerfisnýtingu tækja; Það er einnig mögulegt að auka aflstig einingarinnar, einfalda rafrásarbyggingu, bæta aflþéttleika og auka hleðsluhraða við OBC hleðslu. Sem stendur hafa mörg bílaframleiðendur um allan heim notað kísilkarbíð í mörgum gerðum og víðtæk notkun kísilkarbíðs hefur orðið vinsæl.
Þegar kísilkarbíðkeramik er notað sem lykilburðarefni í framleiðsluferli sólarsella, hafa afkomuvörurnar eins og bátastoðir, bátakassar og píputengi góða hitastöðugleika, aflagast ekki við notkun við hátt hitastig og framleiða ekki skaðleg mengunarefni. Þær geta komið í staðinn fyrir algengar bátastoðir, bátakassar og píputengi úr kvarsi og hafa verulegan kostnaðarhagnað.
Að auki eru markaðshorfur fyrir sólarorkubúnað úr kísilkarbíði víðtækar. SiC efni hafa lægri viðnám, hliðhleðslu og öfuga endurheimtarhleðslu. Notkun SiC MOSFET eða SiC MOSFET ásamt SiC SBD sólarorkubreytum getur aukið umbreytingarhagkvæmni úr 96% í yfir 99%, dregið úr orkutapi um meira en 50% og aukið líftíma búnaðarins um 50 sinnum.
Myndun kísilkarbíðkeramik má rekja aftur til 1890 áratugarins, þegar kísilkarbíð var aðallega notað í vélræn slípun og eldföst efni. Með þróun framleiðslutækni hefur hátækni SiC vörum verið mikið þróaðar og lönd um allan heim eru að einbeita sér að iðnvæðingu háþróaðrar keramikframleiðslu. Þau eru ekki lengur ánægð með framleiðslu hefðbundinnar kísilkarbíðkeramikframleiðslu. Fyrirtæki sem framleiða hátæknikeramik eru að þróast hraðar, sérstaklega í þróuðum löndum þar sem þetta fyrirbæri er meira áberandi. Meðal erlendra framleiðenda eru aðallega 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, o.fl.
Þróun kísilkarbíðs í Kína var tiltölulega seint á ferðinni miðað við þróuð lönd eins og Evrópu og Ameríku. Frá því að fyrsti iðnaðarofninn til framleiðslu á SiC var byggður í fyrstu slípihjólaverksmiðjunni í júní 1951, hóf Kína framleiðslu á kísilkarbíði. Innlendir framleiðendur kísilkarbíðkeramik eru aðallega einbeittir í Weifang-borg í Shandong-héraði. Samkvæmt sérfræðingum er þetta vegna þess að staðbundin kolanámufyrirtæki standa frammi fyrir gjaldþroti og leita að umbreytingu. Sum fyrirtæki hafa kynnt viðeigandi búnað frá Þýskalandi til að hefja rannsóknir og framleiðslu á kísilkarbíði.ZPC er einn stærsti framleiðandi á hvarfsintruðu kísilkarbíði.
Birtingartími: 9. nóvember 2024