An de leschte Joren hunn Siliziumkarbid-Verbindungs-Halbleiter an der Industrie vill Opmierksamkeet kritt. Als héichperformant Material ass Siliziumkarbid awer nëmmen en klengen Deel vun elektroneschen Apparater (Dioden, Energieversuergungsapparater). Et kann och als Schleifmëttel, Schnëttmaterial, Strukturmaterial, optesch Material, Katalysatorträger a villes méi benotzt ginn. Hautdesdaags féiere mir haaptsächlech Siliziumkarbid-Keramik an, déi d'Virdeeler vun chemescher Stabilitéit, héijer Temperaturbeständegkeet, Verschleißbeständegkeet, Korrosiounsbeständegkeet, héijer Wärmeleitfäegkeet, nidderegen Wärmeausdehnungskoeffizient, gerénger Dicht an héijer mechanescher Stäerkt huet. Si gi wäit verbreet a Beräicher wéi chemesch Maschinnen, Energie an Ëmweltschutz, Hallefleiter, Metallurgie, nationaler Verteidegungs- a Militärindustrie benotzt.
Siliziumkarbid (SiC)enthält Silizium a Kuelestoff, an ass eng typesch Multi-Typ Strukturverbindung, déi haaptsächlech zwou Kristallformen ëmfaasst: α-SiC (héichtemperaturstabilen Typ) a β-SiC (niddregtemperaturstabilen Typ). Et gëtt am Ganzen méi wéi 200 Multi-Typen, dorënner den 3C SiC vu β-SiC an den 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, an 15R SiC vun α-SiC representativ sinn.
Figur SiC Multibody Struktur
Wann d'Temperatur ënner 1600 ℃ läit, existéiert SiC a Form vu β-SiC a kann aus enger einfacher Mëschung aus Silizium a Kuelestoff bei ongeféier 1450 ℃ hiergestallt ginn. Wann d'Temperatur iwwer 1600 ℃ kënnt, transforméiert sech β-SiC lues a lues a verschidde Polymorphe vun α-SiC. 4H SiC gëtt einfach bei ongeféier 2000 ℃ generéiert; Souwuel 6H wéi och 15R Polymorphe brauchen héich Temperaturen iwwer 2100 ℃ fir eng einfach Bildung; 6H SiC ka souguer bei Temperaturen iwwer 2200 ℃ ganz stabil bleiwen, wouduerch et wäit verbreet an industriellen Uwendungen agesat gëtt.
Rengt Siliziumcarbid ass e faarflosen an transparenten Kristall, während industriellt Siliziumcarbid faarflos, hellgiel, hellgréng, donkelgréng, hellblo, donkelblo oder souguer schwaarz ka sinn, mat ofhuelende Transparenzniveauen. D'Abrasiveindustrie kategoriséiert Siliziumcarbid an zwou Zorten baséiert op der Faarf: schwaarzt Siliziumcarbid a gréngt Siliziumcarbid. Faarflos bis donkelgréngt Siliziumcarbid gëtt als gréngt Siliziumcarbid klasséiert, während hellblo bis schwaarzt Siliziumcarbid als schwaarzt Siliziumcarbid klasséiert gëtt. Schwaarzt Siliziumcarbid a gréngt Siliziumcarbid sinn allebéid Alpha-SiC-hexagonalkristaller, a gréngt Siliziumcarbid-Mikropulver gëtt allgemeng als Rohmaterial fir Siliziumcarbidkeramik benotzt.
Leeschtung vu Siliziumcarbidkeramik, déi duerch verschidde Prozesser hiergestallt gëtt
Siliziumcarbid-Keramik huet awer den Nodeel vun enger gerénger Bruchzähheet an enger héijer Bréchegkeet. Dofir sinn an de leschte Joren ëmmer méi Kompositkeramik op Basis vu Siliziumcarbid-Keramik entstanen, wéi z. B. Faser- (oder Whisker-)Verstäerkung, heterogen Partikeldispersiounsverstäerkung a gradientfunktionell Materialien, déi d'Zähheet an d'Festigkeit vun eenzelne Materialien verbessert hunn.
Als héichperformant strukturellt Keramik-Héichtemperaturmaterial gëtt Siliziumcarbid-Keramik ëmmer méi an Héichtemperaturuewen, Stolmetallurgie, Petrochemie, mechanescher Elektronik, Loftfaart, Energie an Ëmweltschutz, Nuklearenergie, Automobilindustrie an aner Beräicher agesat.
Am Joer 2022 gëtt erwaart, datt de Maart fir Siliziumkarbid-Strukturkeramik a China 18,2 Milliarden Yuan erreecht. Mat der weiderer Expansioun vun den Uwendungsberäicher an dem Downstream-Wuesstumsbedürfnis gëtt geschat, datt de Maart fir Siliziumkarbid-Strukturkeramik bis 2025 29,6 Milliarden Yuan erreecht.
An der Zukunft, mat der zouhuelender Penetratiounsquote vun neien Energiefahrzeugen, Energie, Industrie, Kommunikatioun an aner Beräicher, souwéi den ëmmer méi strengen Ufuerderungen u mechanesch Komponenten oder elektronesch Komponenten mat héijer Präzisioun, héijer Verschleißbeständegkeet an héijer Zouverlässegkeet a verschiddene Beräicher, gëtt erwaart, datt de Maart fir Siliziumcarbid-Keramikprodukter weider ausbaue wäert, dorënner nei Energiefahrzeugen a Photovoltaik wichteg Entwécklungsberäicher sinn.
Siliziumkarbid-Keramik gëtt a Keramikuewen benotzt wéinst hiren exzellenten Héichtemperatur-mechaneschen Eegeschaften, Feierbeständegkeet a Wärmeschockbeständegkeet. Dorënner gi Walzeruewen haaptsächlech fir d'Dréchnen, d'Sinteren an d'Hëtzebehandlung vu Lithium-Ionen-Batterie-Positiv-Elektrodenmaterialien, Negativ-Elektrodenmaterialien an Elektrolyte benotzt. Lithium-Batterie-Positiv- an Negativ-Elektrodenmaterialien si fir nei Energieautoen onverzichtbar. Siliziumkarbid-Keramik-Uewenmiwwelen sinn e Schlësselbestanddeel vun Uewen, wat d'Produktiounskapazitéit vun den Uewen verbesseren an den Energieverbrauch däitlech reduzéiere kann.
Siliziumkarbid-Keramikprodukter ginn och wäit verbreet a verschiddenen Automobilkomponenten agesat. Zousätzlech ginn SiC-Apparater haaptsächlech a PCUs (Power Control Units, wéi z. B. Onboard DC/DC) an OBCs (Charge Units) vun neien Energieautoen agesat. SiC-Apparater kënnen d'Gewiicht an de Volume vun der PCU-Ausrüstung reduzéieren, Schaltverloschter reduzéieren an d'Betribstemperatur an d'Systemeffizienz vun den Apparater verbesseren; Et ass och méiglech, den Leeschtungsniveau vun der Eenheet ze erhéijen, d'Schaltkreesstruktur ze vereinfachen, d'Leeschtungsdicht ze verbesseren an d'Ladegeschwindegkeet beim OBC-Ladeprozess ze erhéijen. De Moment benotzen vill Autofirmen weltwäit Siliziumkarbid a verschiddene Modeller, an d'grouss Uwendung vu Siliziumkarbid ass zu engem Trend ginn.
Wann Siliziumkarbidkeramik als Schlësselträgermaterial am Produktiounsprozess vu Photovoltaikzellen benotzt gëtt, hunn déi resultéierend Produkter wéi Bootsträger, Bootskëschten a Päiffittings eng gutt thermesch Stabilitéit, deforméiere sech net bei héijen Temperaturen a produzéiere keng schiedlech Schadstoffer. Si kënnen déi üblech benotzt Quarz-Bootsträger, Bootskëschten a Päiffittings ersetzen an hunn bedeitend Käschtevirdeeler.
Zousätzlech sinn d'Maartaussichten fir photovoltaesch Siliziumkarbid-Energiegeräter breet gefächert. SiC-Materialien hunn eng méi niddreg Resistenz, Gate-Ladung a Réckwärts-Erhuelungsladungseigenschaften. D'Benotzung vu SiC-Mosfet oder SiC-Mosfet a Kombinatioun mat SiC-SBD-Photovolaktoren kann d'Konversiounseffizienz vun 96% op iwwer 99% erhéijen, den Energieverloscht ëm méi wéi 50% reduzéieren an d'Liewensdauer vun den Apparater ëm d'50-facht erhéijen.
D'Synthese vu Siliziumkarbidkeramik geet bis an d'1890er Joren zréck, wéi Siliziumkarbid haaptsächlech fir mechanesch Schleifmaterialien a refraktär Materialien benotzt gouf. Mat der Entwécklung vun der Produktiounstechnologie goufen High-Tech-SiC-Produkter wäit verbreet entwéckelt, a Länner ronderëm d'Welt leeën ëmmer méi Wäert op d'Industrialiséierung vun fortgeschrattene Keramik. Si sinn net méi zefridden mat der Virbereedung vun traditioneller Siliziumkarbidkeramik. Entreprisen, déi High-Tech-Keramik produzéieren, entwéckele sech méi séier, besonnesch an entwéckelte Länner, wou dëst Phänomen méi bedeitend ass. Zu den auslännesche Produzenten gehéieren haaptsächlech 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.
D'Entwécklung vu Siliziumkarbid a China war relativ spéit am Verglach mat entwéckelte Länner wéi Europa an Amerika. Zënter datt den éischten industrielle Schleifuewen fir d'Produktioun vu SiC am Juni 1951 an der First Grinding Wheel Factory gebaut gouf, huet China ugefaang Siliziumkarbid ze produzéieren. Déi inlännesch Hiersteller vu Siliziumkarbidkeramik sinn haaptsächlech an der Stad Weifang an der Provënz Shandong konzentréiert. Laut Experten ass dat well lokal Kuelegrouwenbetriber mat Faillite konfrontéiert sinn a sech ëm eng Transformatioun këmmeren. E puer Firmen hunn relevant Ausrüstung aus Däitschland agefouert fir unzefänken mat der Fuerschung an der Produktioun vu Siliziumkarbid.ZPC ass ee vun de gréissten Hiersteller vu reaktiounsgesintertem Siliziumcarbid.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09. November 2024