Di salên dawî de, nîvconductorên pêkhatî yên silicon carbide di pîşesaziyê de bala berfireh kişandine. Lêbelê, wekî materyalek performansa bilind, silicon carbide tenê beşek piçûk a cîhazên elektronîkî (dîod, cîhazên hêzê) ye. Ew dikare wekî aşîner, materyalên birrînê, materyalên avahîsaziyê, materyalên optîkî, hilgirên katalîzator û hwd jî were bikar anîn. Îro, em bi giranî seramîkên silicon carbide didin nasîn, ku xwedî avantajên aramiya kîmyewî, berxwedana germahiya bilind, berxwedana li hember aşînê, berxwedana korozyonê, rêberiya germî ya bilind, katsayiya berfirehbûna germî ya nizm, dendika nizm û hêza mekanîkî ya bilind in. Ew bi berfirehî di warên wekî makîneyên kîmyewî, parastina enerjî û jîngehê, nîvconductor, metalurjî, parastina neteweyî û pîşesaziya leşkerî de têne bikar anîn.
Karbîda silîkonê (SiC)silîkon û karbon dihewîne, û pêkhateyeke avahîsaziyê ya pir-cureyî ya tîpîk e, ku bi giranî du formên krîstal dihewîne: α-SiC (cureya stabîl a germahiya bilind) û β-SiC (cureya stabîl a germahiya nizm). Bi tevahî zêdetirî 200 pir-cure hene, ku di nav wan de 3C SiC ya β-SiC û 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, û 15R SiC ya α-SiC temsîl dikin.
Wêneya Struktura Pirlaşî ya SiC
Dema ku germahî ji 1600 ℃ kêmtir be, SiC bi şiklê β-SiC heye û dikare ji tevlîheviyek hêsan a silîkon û karbonê li dora 1450 ℃ were amadekirin. Dema ku germahî ji 1600 ℃ derbas bibe, β-SiC hêdî hêdî vediguhere polîmorfên cûrbecûr ên α-SiC. 4H SiC bi hêsanî li dora 2000 ℃ tê çêkirin; Hem polîmorfên 6H û hem jî yên 15R ji bo çêbûna hêsan hewceyê germahiyên bilind ên li jor 2100 ℃ ne; 6H SiC dikare di germahiyên ji 2200 ℃ derbastir de jî pir aram bimîne, ji ber vê yekê ew di sepanên pîşesaziyê de bi berfirehî tê bikar anîn.
Karbîda silîkonê ya saf krîstalek bêreng û zelal e, lê karbîda silîkonê ya pîşesaziyê dikare bêreng, zerê vekirî, keskê vekirî, keskê tarî, şînê vekirî, şînê tarî, an jî reş be, bi asta zelaliyê ya kêm dibe. Pîşesaziya aşînker karbîda silîkonê li gorî rengê xwe dike du celeb: karbîda silîkonê ya reş û karbîda silîkonê ya kesk. Karbîda silîkonê ya bêreng heta keskê tarî wekî karbîda silîkonê ya kesk tê dabeşkirin, lê karbîda silîkonê ya şînê vekirî heta reş wekî karbîda silîkonê ya reş tê dabeşkirin. Karbîda silîkonê ya reş û karbîda silîkonê ya kesk her du jî krîstalên şeşalî yên alfa SiC ne, û toza mîkro ya karbîda silîkonê ya kesk bi gelemperî wekî madeya xav ji bo seramîkên karbîda silîkonê tê bikar anîn.
Performansa Seramîkên Karbîda Silîkonê yên ku ji hêla pêvajoyên cûda ve hatine amadekirin
Lêbelê, seramîkên karbîda silîkonê xwedî dezavantaja berxwedana şikestinê ya kêm û şikestina bilind in. Ji ber vê yekê, di salên dawî de, seramîkên kompozît ên li ser bingeha seramîkên karbîda silîkonê, wekî xurtkirina fîberê (an jî mûyê), xurtkirina belavbûna perçeyên heterojen, û materyalên fonksiyonel ên gradient, li pey hev derketine holê, ku hişkbûn û hêza materyalên ferdî baştir kiriye.
Wekî materyalek seramîk a avahîsaziyê ya performansa bilind a germahiya bilind, seramîkên karbîda silîkonê her ku diçe di firneyên germahiya bilind, metalurjiya pola, petrokîmya, elektronîka mekanîkî, hewavaniyê, parastina enerjî û jîngehê, enerjiya navokî, otomobîlan û warên din de têne bikar anîn.
Di sala 2022an de, tê payîn ku mezinbûna bazara seramîkên avahîsaziyê yên silicon carbide li Çînê bigihîje 18.2 milyar yuan. Bi berfirehbûna bêtir a qadên serîlêdanê û hewcedariyên mezinbûna jêrîn, tê texmînkirin ku mezinbûna bazara seramîkên avahîsaziyê yên silicon carbide heta sala 2025an bigihîje 29.6 milyar yuan.
Di pêşerojê de, bi zêdebûna rêjeya penetrasyona wesayîtên enerjiyê yên nû, enerjî, pîşesazî, ragihandin û warên din, û her weha hewcedariyên her ku diçe hişktir ji bo pêkhateyên mekanîkî yên rastbûna bilind, berxwedana li hember cilê bilind, û pêkhateyên mekanîkî yên pêbaweriya bilind an pêkhateyên elektronîkî di warên cûrbecûr de, tê payîn ku mezinbûna bazara hilberên seramîk ên karbîda silicon berdewam bike, ku di nav wan de wesayîtên enerjiyê yên nû û fotovoltaîk deverên pêşkeftinê yên girîng in.
Seramîkên silîkon karbîdê ji ber taybetmendiyên wan ên mekanîkî yên germahiya bilind, berxwedana agir û berxwedana şoka germî ya hêja di firneyên seramîk de têne bikar anîn. Di nav wan de, firneyên çerxî bi giranî ji bo zuwakirin, sinterkirin û dermankirina germî ya materyalên elektroda erênî yên bataryayên lîtyûm-îyon, materyalên elektroda neyînî û elektrolîtan têne bikar anîn. Materyalên elektroda erênî û neyînî yên bataryayên lîtyûmê ji bo wesayîtên enerjiya nû pir girîng in. Mobîlyayên firneyên seramîk ên silîkon karbîdê pêkhateyek sereke ya firneyan e, ku dikare kapasîteya hilberîna firneyê baştir bike û xerckirina enerjiyê bi girîngî kêm bike.
Berhemên seramîk ên karbîda silîkonê di gelek pêkhateyên otomobîlan de jî bi berfirehî têne bikar anîn. Wekî din, cîhazên SiC bi giranî di PCU (yekîneyên kontrola hêzê, wekî DC/DC-ya li ser panelê) û OBC (yekîneyên barkirinê) yên wesayîtên enerjiya nû de têne bikar anîn. Cîhazên SiC dikarin giranî û qebareya alavên PCU kêm bikin, windahiyên guhêrbar kêm bikin, û germahiya xebatê û karîgeriya pergalê ya cîhazan baştir bikin; Di heman demê de mimkun e ku asta hêza yekîneyê zêde bibe, avahiya devreyê hêsan bike, dendika hêzê baştir bike, û leza barkirinê di dema barkirina OBC de zêde bike. Niha, gelek pargîdaniyên otomobîlan li çaraliyê cîhanê karbîda silîkonê di gelek modelan de bikar anîne, û pejirandina mezin a karbîda silîkonê bûye trendek.
Dema ku seramîkên karbîda silîkonê wekî materyalên hilgir ên sereke di pêvajoya hilberîna şaneyên fotovoltaîk de têne bikar anîn, hilberên ku wekî piştgirên qeyikan, qutiyên qeyikan û alavên boriyan çêdibin xwedî aramiya germî ya baş in, dema ku di germahiyên bilind de têne bikar anîn deform nabin, û gemarên zirardar çênakin. Ew dikarin şûna piştgirên qeyikên kuartz, qutiyên qeyikan û alavên boriyan ên ku bi gelemperî têne bikar anîn bigirin, û xwedî avantajên lêçûnê yên girîng in.
Herwiha, perspektîfên bazarê ji bo cîhazên hêzê yên karbîda silîkonê yên fotovoltaîk fireh in. Materyalên SiC xwedî taybetmendiyên berxwedan, barkirina derî û barkirina vegerandina berevajî kêmtir in. Bikaranîna SiC Mosfet an SiC Mosfet bi hev re bi veguherînerên fotovoltaîk ên SiC SBD dikare karîgeriya veguherînê ji %96 zêde bike heta %99 zêdetir, windabûna enerjiyê ji %50 zêdetir kêm bike, û temenê çerxa alavan 50 caran zêde bike.
Senteza seramîkên karbîda silîkonê vedigere salên 1890î, dema ku karbîda silîkonê bi giranî ji bo materyalên hûrkirina mekanîkî û materyalên agirkuj dihat bikar anîn. Bi pêşkeftina teknolojiya hilberînê re, hilberên SiC yên teknolojiya bilind bi berfirehî hatine pêşxistin, û welatên cîhanê bêtir bala xwe didin pîşesazîkirina seramîkên pêşkeftî. Ew êdî bi amadekirina seramîkên karbîda silîkonê yên kevneşopî razî nînin. Karsaziyên ku seramîkên teknolojiya bilind hildiberînin, bi taybetî li welatên pêşkeftî ku ev diyarde girîngtir e, bi leztir pêş dikevin. Hilberînerên biyanî bi giranî 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, û hwd.
Pêşketina karbîda silîkonê li Çînê li gorî welatên pêşketî yên wekî Ewropa û Amerîkayê nisbeten dereng bû. Ji ber ku yekem firna pîşesaziyê ji bo çêkirina SiC di Hezîrana 1951an de li Kargeha Çerxa Hêrandinê ya Yekem hate çêkirin, Çînê dest bi hilberîna karbîda silîkonê kir. Hilberînerên navxweyî yên seramîkên karbîda silîkonê bi piranî li Bajarê Weifang, Parêzgeha Shandongê kom bûne. Li gorî pisporan, ev ji ber wê yekê ye ku pargîdaniyên madenê komirê yên herêmî bi îflasê re rû bi rû ne û li veguherînê digerin. Hin pargîdaniyan alavên têkildar ji Almanya anîne da ku dest bi lêkolîn û hilberîna karbîda silîkonê bikin.ZPC yek ji mezintirîn hilberînerê karbîda silîkonê ya sinterkirî ya reaksiyonê ye.
Dema weşandinê: Mijdar-09-2024