בשנים האחרונות, מוליכים למחצה של סיליקון קרביד מוליכים למחצה זכו לתשומת לב נרחבת בענף. עם זאת, כחומר בעל ביצועים גבוהים, סיליקון קרביד הוא רק חלק קטן מהמכשירים האלקטרוניים (דיודות, מכשירי חשמל). זה יכול לשמש גם כשוחקים, חומרים חיתוך, חומרים מבניים, חומרים אופטיים, נשאי זרזים ועוד. כיום, אנו מציגים בעיקר קרמיקה של קרביד סיליקון, שיש להם את היתרונות של יציבות כימית, עמידות לטמפרטורה גבוהה, עמידות בלאי, עמידות בפני קורוזיה, מוליכות תרמית גבוהה, מקדם התפשטות תרמית נמוכה, צפיפות נמוכה וחוזק מכני גבוה. הם נמצאים בשימוש נרחב בתחומים כמו מכונות כימיות, הגנה על אנרגיה וסביבה, מוליכים למחצה, מטלורגיה, הגנה לאומית ותעשייה צבאית.
סיליקון קרביד (SIC)מכיל סיליקון ופחמן, והוא תרכובת מבנית רב-סוגית טיפוסית, בעיקר כולל שתי צורות גביש: α-SIC (סוג יציב בטמפרטורה גבוהה) ו- β-SIC (סוג יציב בטמפרטורה נמוכה). ישנם יותר מ -200 סוגים רב -סוגים שבהם סה"כ, ביניהם ה- 3C SIC של β - SIC ו- 2H SIC, 4H SIC, 6H SIC ו- 15R SIC של α - SIC מייצגים.
איור מבנה רב -גודיה של SIC
כאשר הטמפרטורה נמצאת מתחת ל 1600 ℃, SIC קיימת בצורה של β - SIC וניתן להכין אותה מתערובת פשוטה של סיליקון ופחמן בסביבות 1450 ℃. כאשר הטמפרטורה עולה על 1600 ℃, β - SIC הופך לאט לאט לפולימורפים שונים של α - sic. 4H SIC נוצר בקלות בסביבות 2000 ℃; שני הפולימורפים של 6H ו- 15R דורשים טמפרטורות גבוהות מעל 2100 ℃ לצורך היווצרות קלה; 6H SIC יכול להישאר יציב מאוד אפילו בטמפרטורות העולות על 2200 ℃, מה שהופך אותו לשימוש נרחב ביישומים תעשייתיים.
קרביד סיליקון טהור הוא גביש חסר צבע ושקוף, ואילו קרביד סיליקון תעשייתי יכול להיות חסר צבע, צהוב בהיר, ירוק בהיר, ירוק כהה, כחול בהיר, כחול כהה, או אפילו שחור, עם רמות השקיפות יורדת. התעשייה השוחקת מסווגת סיליקון קרביד לשני סוגים המבוססים על צבע: סיליקון שחור קרביד וסיליקון ירוק קרביד. חסר צבע עד ירוק כהה סיליקון קרביד מסווג כקרביד סיליקון ירוק, ואילו כחול בהיר עד סיליקון קרביד שחור מסווג כקרביד סיליקון שחור. קרביד סיליקון שחור וסיליקון ירוק קרביד הם שניהם גבישי משושה אלפא סיקגונים, ואבקת מיקרו סיליקון קרביד ירוק משמשת בדרך כלל כחומר הגלם לקרמיקה של קרביד סיליקון.
ביצועים של קרמיקה של קרביד סיליקון שהוכנה על ידי תהליכים שונים
עם זאת, לקרמיקה של סיליקון קרביד יש את החיסרון של קשיחות שבר נמוכה ושברירויות גבוהות. לפיכך, בשנים האחרונות, קרמיקה מורכבת המבוססת על קרמיקה של קרביד סיליקון, כמו חיזוק סיבים (או פנאקר), חיזוק פיזור חלקיקים הטרוגני וחומרים פונקציונליים של שיפוע, הופיעו ברציפות, ושיפורו את הקשיחות והעוצמה של חומרים בודדים.
כחומר מטמפרטורה גבוהה-טמפרטורה גבוהה בעלת ביצועים גבוהים, קרמיקה של סיליקון קרביד הוחלה יותר ויותר בכבשנים בטמפרטורה גבוהה, מתכות פלדה, פטרוכימיקלים, אלקטרוניקה מכנית, תעופה וחלל, הגנה על סביבה, אנרגיה גרעינית, אוטומטי ושדדים אחרים.
בשנת 2022, גודל השוק של קרמיקה מבנית סיליקון קרביד בסין צפוי להגיע ל -18.2 מיליארד יואן. עם התרחבות נוספת של שדות יישומים וצרכי צמיחה במורד הזרם, ההערכה היא כי גודל השוק של קרמיקה מבנית סיליקון קרביד יגיע ל -29.6 מיליארד יואן עד שנת 2025.
בעתיד, עם קצב החדירה ההולך וגובר של רכבי אנרגיה חדשים, אנרגיה, תעשיה, תקשורת ושדות אחרים, כמו גם הדרישות הקפדניות יותר ויותר לדיוק גבוה, עמידות בלאי גבוהה, ורכיבים מכניים אמינות גבוהה או רכיבים אלקטרוניים בשדות שונים, גודל השוק של סיליקון קרביד, צפויים להמשיך ולהתרחב, שביניהם בענייני אנרגיה חדשים.
קרמיקה של סיליקון קרביד משמשת בכבני קרמיקה בגלל התכונות המכניות המצוינות בטמפרטורה הגבוהה שלהם, עמידות בפני אש והתנגדות הלם תרמי. ביניהם כבשני רולר משמשים בעיקר לייבוש, סינון וטיפול בחום בחומרי אלקטרודה חיוביים לסוללת ליתיום-יון, חומרי אלקטרודה שליליים ואלקטרוליטים. חומרי אלקטרודה חיוביים ושליליים של ליתיום הם הכרחיים לרכבי אנרגיה חדשים. ריהוט כבשן קרמיקה סיליקון קרביד הוא מרכיב מרכזי בכבשנים, שיכול לשפר את כושר ייצור הכבשן ולהפחית משמעותית את צריכת האנרגיה.
מוצרי קרמיקה של סיליקון קרביד נמצאים בשימוש נרחב גם ברכיבי רכב שונים. בנוסף, מכשירי SIC משמשים בעיקר ב- PCUs (יחידות בקרת חשמל, כגון DC/DC על גבי הלוח) ו- OBCs (יחידות טעינה) של רכבי אנרגיה חדשים. מכשירי SIC יכולים להפחית את המשקל והנפח של ציוד PCU, להפחית את אובדן המתג ולשפר את טמפרטורת העבודה ואת יעילות המערכת של מכשירים; ניתן גם להגדיל את רמת ההספק של היחידה, לפשט את מבנה המעגל, לשפר את צפיפות ההספק ולהגדיל את מהירות הטעינה במהלך טעינה של OBC. נכון לעכשיו, חברות מכוניות רבות ברחבי העולם השתמשו בסיליקון קרביד במודלים מרובים, ואימוץ בקנה מידה גדול של סיליקון קרביד הפך למגמה.
כאשר קרמיקה של קרביד סיליקון משמשת כחומרי נשא מפתח בתהליך הייצור של תאים פוטו -וולטאיים, המוצרים שהתקבלו כמו תומכי סירות, תיבות סירות ואביזרי צינורות הם בעלי יציבות תרמית טובה, אינם מתעוותים כאשר משתמשים בהם בטמפרטורות גבוהות ואינם מייצרים מזהמים מזיקים. הם יכולים להחליף את תומכי סירת קוורץ הנפוצים, תיבות סירות ואביזרי צינורות, ויש להם יתרונות עלות משמעותיים.
בנוסף, סיכויי השוק למכשירי כוח סיליקון פוטו -וולטאי הם רחבים. לחומרי SIC יש נמוך יותר על התנגדות, מטען שער ומאפייני מטען לשחזור הפוך. שימוש ב- SIC MOSFET או SIC MOSFET בשילוב עם ממירים פוטו -וולטאיים של SIC SIC יכול להגדיל את יעילות ההמרה מ- 96%ליותר מ- 99%, להפחית את אובדן האנרגיה ביותר מ- 50%ולהגדיל את חיי מחזור הציוד ב 50 פעמים.
ניתן לייחס את הסינתזה של קרמיקה של קרביד סיליקון עד שנות ה -90 של המאה ה -19, כאשר קרביד הסיליקון שימש בעיקר לחומרי טחינה מכניים ולחומרים עקשן. עם פיתוח טכנולוגיית ייצור, מוצרי SIC היי-טק פותחו באופן נרחב, ומדינות ברחבי העולם מקדישות תשומת לב רבה יותר לתיעוש של קרמיקה מתקדמת. הם כבר לא מרוצים מהכנת קרמיקה מסורתית קרביד מסורתית. ארגונים המייצרים קרמיקה היי-טק מתפתחת במהירות רבה יותר, במיוחד במדינות מפותחות בהן תופעה זו משמעותית יותר. יצרנים זרים כוללים בעיקר את סנט גוביין, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, Coorstek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., יפן Ceramics Special Co., Ltd., IPS Ceramics, וכו '. וכו'.
פיתוח סיליקון קרביד בסין היה מאוחר יחסית בהשוואה למדינות מפותחות כמו אירופה ואמריקה. מאז הוקם התנור התעשייתי הראשון לייצור SIC במפעל הגלגלים הראשון של השחזה ביוני 1951, סין החלה לייצר סיליקון קרביד. היצרנים המקומיים של קרמיקה של קרביד סיליקון מרוכזים בעיקר בעיר ויפנג, מחוז שאנדונג. לטענת אנשי המקצוע, הסיבה לכך היא שמפעלי כריית פחם מקומיים עומדים בפני פשיטת רגל ומחפשים טרנספורמציה. חברות מסוימות הציגו ציוד רלוונטי מגרמניה כדי להתחיל לחקור ולייצר קרביד סיליקון.ZPC הוא אחד היצרנים הגדולים ביותר של סיליקון סיליקון סינון קרביד.
זמן ההודעה: נוב-09-2024