Negli ultimi anni, i semiconduttori composti in carburo di silicio hanno ricevuto una diffusa attenzione nel settore. Tuttavia, come materiale ad alte prestazioni, il carburo di silicio è solo una piccola parte dei dispositivi elettronici (diodi, dispositivi di alimentazione). Può anche essere usato come abrasivi, materiali di taglio, materiali strutturali, materiali ottici, portatori di catalizzatori e altro ancora. Oggi introduciamo principalmente la ceramica in carburo di silicio, che presentano i vantaggi della stabilità chimica, della resistenza ad alta temperatura, della resistenza all'usura, della resistenza alla corrosione, dell'alta conduttività termica, del coefficiente di espansione termica bassa, a bassa densità e ad alta resistenza meccanica. Sono ampiamente utilizzati in campi come macchinari chimici, energia e protezione ambientale, semiconduttori, metallurgia, difesa nazionale e industria militare.
Silicio carburo (sic)Contiene silicio e carbonio ed è un tipico composto strutturale multi-tipo, principalmente tra cui due forme di cristallo: α-SIC (tipo stabile ad alta temperatura) e β-SIC (tipo stabile a bassa temperatura). Esistono più di 200 tipi in totale, tra cui il SIC 3C di β - SIC e 2H SIC, 4H SIC, 6H SIC e 15R SIC di α - SIC sono rappresentativi.
Figura Sic Multibody Structure
Quando la temperatura è inferiore a 1600 ℃, si esiste SIC sotto forma di β - SIC e può essere preparata da una semplice miscela di silicio e carbonio a circa 1450 ℃. Quando la temperatura supera i 1600 ℃, β - SIC si trasforma lentamente in vari polimorfi di α - SIC. 4H SIC è facilmente generato a circa 2000 ℃; Sia i polimorfi 6H e 15R richiedono alte temperature superiori a 2100 ℃ per una facile formazione; 6H SIC può rimanere molto stabile anche a temperature superiori a 2200 ℃, rendendolo ampiamente utilizzato nelle applicazioni industriali.
Il carburo di silicio puro è un cristallo incolore e trasparente, mentre il carburo di silicio industriale può essere incolore, giallo pallido, verde chiaro, verde scuro, azzurro, blu scuro o persino nero, con livelli di trasparenza decrescenti. L'industria abrasiva classifica il carburo di silicio in due tipi in base al colore: carburo di silicio nero e carburo di silicio verde. Il carburo di silicio in colori in colori in colori e verde scuro è classificato come carburo di silicio verde, mentre il carburo di silicio nero a nero è classificato come carburo di silicio nero. Il carburo di silicio nero e il carburo di silicio verde sono entrambi cristalli esagonali alfa siC e la micro polvere di carburo di silicio verde viene generalmente utilizzata come materia prima per ceramica in carburo di silicio.
Prestazioni di ceramiche in carburo di silicio preparate da processi diversi
Tuttavia, le ceramiche in carburo di silicio hanno lo svantaggio della bassa tenacia della frattura e dell'alta fragilità. Pertanto, negli ultimi anni, le ceramiche composite basate su ceramiche in carburo di silicio, come il rinforzo in fibra (o whisker), il rafforzamento eterogeneo di dispersione delle particelle e i materiali funzionali gradienti, migliorano successivamente la tenacità e la resistenza dei singoli materiali.
Come materiale ad alta temperatura in ceramica strutturale ad alte prestazioni, la ceramica in carburo di silicio è stata sempre più applicata in forni ad alta temperatura, metallurgia in acciaio, petrolchimici, elettronica meccanica, aerospaziale, energia e protezione ambientale, energia nucleare, automobili e altri settori.
Nel 2022, le dimensioni del mercato della ceramica strutturale in carburo di silicio in Cina dovrebbero raggiungere i 18,2 miliardi di yuan. Con un'ulteriore espansione dei campi di applicazione e delle esigenze di crescita a valle, si stima che le dimensioni del mercato delle ceramiche strutturali in carburo di silicio raggiungano i 29,6 miliardi di yuan entro il 2025.
In futuro, con il crescente tasso di penetrazione di nuovi veicoli energetici, energia, industria, comunicazione e altri campi, nonché i requisiti sempre più severi per la resistenza ad alta precisione, l'alta resistenza all'usura e gli elevati componenti meccanici o componenti elettronici in vari settori, le dimensioni del mercato sono le aree di sviluppo del mercato.
Le ceramiche in carburo di silicio sono utilizzate nei forni in ceramica a causa delle loro eccellenti proprietà meccaniche ad alta temperatura, resistenza al fuoco e resistenza agli shock termici. Tra questi, i forni a rulli sono utilizzati principalmente per l'essiccazione, la sinterizzazione e il trattamento termico dei materiali per elettrodi positivi alla batteria agli ioni di litio, materiali per elettrodi negativi ed elettroliti. I materiali di elettrodi positivi e negativi della batteria al litio sono indispensabili per nuovi veicoli energetici. I mobili per forni in ceramica in carburo di silicio sono una componente chiave dei forni, che può migliorare la capacità di produzione del forno e ridurre significativamente il consumo di energia.
I prodotti in ceramica in carburo di silicio sono anche ampiamente utilizzati in vari componenti automobilistici. Inoltre, i dispositivi SIC sono utilizzati principalmente nei PCU (unità di controllo di potenza, come DC/DC a bordo) e OBC (unità di ricarica) di nuovi veicoli energetici. I dispositivi SIC possono ridurre il peso e il volume delle apparecchiature PCU, ridurre le perdite dell'interruttore e migliorare la temperatura di lavoro e l'efficienza del sistema dei dispositivi; È anche possibile aumentare il livello di potenza unitario, semplificare la struttura del circuito, migliorare la densità di potenza e aumentare la velocità di ricarica durante la ricarica OBC. Al momento, molte compagnie automobilistiche in tutto il mondo hanno usato il carburo di silicio in più modelli e l'adozione su larga scala di carburo di silicio è diventata una tendenza.
Quando la ceramica in carburo di silicio viene utilizzata come materiali di trasporto chiave nel processo di produzione delle celle fotovoltaiche, i prodotti risultanti come supporti per barche, scatole di barche e raccordi per tubi hanno una buona stabilità termica, non deformano se usati ad alte temperature e non producono inquinanti dannosi. Possono sostituire i supporti per la barca al quarzo, le scatole delle barche e i raccordi per tubi e hanno vantaggi di costi significativi.
Inoltre, le prospettive di mercato per i dispositivi di potenza in carburo di silicio fotovoltaico sono ampie. I materiali SIC hanno una resistenza inferiore alle caratteristiche di resistenza, carica di gate e recupero inverso. L'uso di MOSFET SIC o MOSFET SIC combinato con inverter fotovoltaici SIC SBD può aumentare l'efficienza di conversione dal 96%a oltre il 99%, ridurre la perdita di energia di oltre il 50%e aumentare la durata del ciclo dell'attrezzatura di 50 volte.
La sintesi di ceramiche in carburo di silicio può essere fatta risalire al 1890, quando il carburo di silicio veniva utilizzato principalmente per materiali di macinazione meccanica e materiali refrattari. Con lo sviluppo della tecnologia di produzione, i prodotti SIC ad alta tecnologia sono stati ampiamente sviluppati e i paesi di tutto il mondo stanno prestando maggiore attenzione all'industrializzazione della ceramica avanzata. Non sono più soddisfatti della preparazione della tradizionale ceramica in carburo di silicio. Le imprese che producono ceramiche ad alta tecnologia si stanno sviluppando più rapidamente, specialmente nei paesi sviluppati in cui questo fenomeno è più significativo. I produttori stranieri includono 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, ecc.
Lo sviluppo del carburo di silicio in Cina era relativamente tardi rispetto ai paesi sviluppati come l'Europa e l'America. Poiché il primo forno industriale per la produzione di SIC fu costruito nella prima fabbrica di ruote di macinazione nel giugno del 1951, la Cina iniziò a produrre carburo di silicio. I produttori domestici di ceramica in carburo di silicio sono principalmente concentrati nella città di Weifang, nella provincia di Shandong. Secondo i professionisti, ciò è dovuto al fatto che le imprese locali di estrazione del carbone stanno affrontando il fallimento e la ricerca di trasformazioni. Alcune aziende hanno introdotto attrezzature pertinenti dalla Germania per iniziare a ricercare e produrre carburo di silicio.ZPC è uno dei più grandi produttori di carburo di silicio sinterizzato di reazione.
Tempo post: nov-09-2024