Цахиурын карбид (SiC) керамикОнцгой бат бөх, хатуулаг, өндөр температурт тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй гэдгээрээ алдартай энэхүү бүтээгдэхүүн нь эрчим хүчнээс эхлээд сансар судлал хүртэлх салбарыг хувьсгал хийхэд бэлэн байна. Материаллаг давуу талуудаасаа гадна технологи, бодлого, тогтвортой байдлын хувьсан өөрчлөгдөж буй орчин нь SiC керамикийн хувьд урьд өмнө байгаагүй өсөлтийн боломжийг бий болгож байна. Энэхүү нийтлэлд SiC керамикийн өөрчлөлтийн хөгжлийн хэтийн төлөвийг судалж, зах зээлийн динамик, инновацийн чиг хандлага, уламжлалт хэрэглээнээс ирээдүйн чиг хандлагыг нь ялгаж буй дэлхийн үйлдвэрлэлийн өөрчлөлтүүдэд анхаарлаа хандуулсан болно.
1. Салбар хоорондын эрэлтээс үүдэлтэй тэсрэх зах зээлийн тэлэлт
Дэлхийн SiC керамикийн зах зээл 2024-2030 онуудад 9.2%-ийн жилийн дундаж өсөлттэй байх төлөвтэй байгаа бөгөөд энэ нь дараагийн үеийн технологид орлуулшгүй үүрэг гүйцэтгэснээс үүдэлтэй юм.
(1) Хагас дамжуулагчийн давамгайлал: Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон сэргээгдэх эрчим хүчний системийн цахилгаан электроникийн гол тулгуур болох SiC керамик суурь нь өндөр хүчдэлийн, өндөр давтамжийн төхөөрөмжүүдэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн салбар дангаараа 2030 он гэхэд SiC-ийн эрэлтийн 30%-ийг хангах төлөвтэй байна.
(2) Сансрын эдийн засаг: Энэ арван жилд 15,000 гаруй хиймэл дагуул хөөргөхөөр төлөвлөж байгаа тул SiC керамик нь хиймэл дагуулын хөдөлгүүр болон дулааны хамгаалалтын хөнгөн, цацрагт тэсвэртэй эд ангиудад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
(3) Устөрөгчийн хувьсгал: Ногоон устөрөгч үйлдвэрлэх хатуу исэл электролизчид (SOEC) нь дэлхийн нүүрстөрөгчгүйжүүлэх зорилтуудтай нийцэж, хэт исэлдэн ангижрах орчинд SiC-ийн тогтвортой байдалд тулгуурладаг.
2. Дэлхийн бодлогын хэлбэлзэл нь нийлүүлэлтийн сүлжээг өөрчилж байна
Засгийн газрууд үндэсний стратегийн төлөвлөгөөндөө SiC керамикийг нэн тэргүүнд тавьж байна:
(1) АНУ-ын CHIPS хууль: Хагас дамжуулагчийн хангамжийн сүлжээг бэхжүүлэхэд 52 тэрбум доллар хуваарилсан бөгөөд SiC вафлийн үйлдвэрлэлд зорилтот татаас олгосон.
(2) Хятадын 14 дэх таван жилийн төлөвлөгөө: Дэвшилтэт керамикийг "гол шинэ материал" гэж тодорхойлж, 2025 он гэхэд SiC бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дотоодын хэрэгцээг 70% хангах зорилготой.
(3) Европын Холбооны Чухал Түүхий Эдийн Засгийн тухай хууль: Цахиурын карбидыг стратегийн материалын жагсаалтад оруулснаар Азийн импортоос хамааралтай байдлыг бууруулахын тулд орон нутгийн үйлдвэрлэлийг идэвхжүүлнэ.
3. Үйлдвэрлэлийн технологийн үсрэлт
Синтез болон боловсруулалтын салбарт гарсан нээлтүүд нь түүхэн саад бэрхшээлийг даван туулж байна:
(1) Нэмэлт үйлдвэрлэл: Лазер дээр суурилсан 3D хэвлэх нь одоо <20 μм нарийвчлалтай нарийн төвөгтэй, бараг тор хэлбэртэй SiC эд ангиудыг үйлдвэрлэх боломжийг олгож, материалын хаягдлыг 40%-иар бууруулж байна.
(2) Хиймэл оюун ухаанаар удирдуулсан процессын оновчлол: Машин сургалтын алгоритмууд нь хайлуулах хугацааг 35%-иар бууруулж байгаа бол хугарлын бат бөх чанарыг 25% хүртэл нэмэгдүүлж байна.
(3) Цэвэр чанарын квант үсрэлт: Плазмаар сайжруулсан химийн ууршуулах (PE-CVD) нь 99.9995% цэвэр SiC бүрхүүлийг бий болгож, үе мөч солих болон шүдний имплант дахь биоанагаахын хэрэглээг нээж өгдөг.
4. Тогтвортой байдал нь өсөлтийн хурдасгуур болох нь
SiC керамик нь дугуй үйлдвэрлэлийн системийн гол тулгуур болж байна:
(1) Нүүрстөрөгчийн төвийг сахисан байдлыг идэвхжүүлэгч: SiC доторлогоотой реакторууд нь нүүрстөрөгчийг барих системийн каталитик үр ашгийг 18%-иар сайжруулж, цэвэр тэг зорилтыг шууд дэмждэг.
(2) Амьдралын мөчлөгийн давуу тал: Уламжлалт металлуудтай харьцуулахад үйлдвэрлэлийн зуухны SiC бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь 10+ жилийн ашиглалтын хугацаанд эрчим хүчний хэрэглээг 22%-иар бууруулдаг.
(3) Дахин боловсруулах инноваци: Гидрометаллургийн шинэ процессууд нь ашиглалтын хугацаа дууссан бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс SiC-ийн 95%-ийг сэргээж, хаягдлыг өндөр цэвэршилттэй түүхий эд болгон хувиргадаг.
5. Шинэ өрсөлдөөний хил хязгаар: Экосистемийн хамтын ажиллагаа
Зах зээлийн өрсөлдөөн ширүүсэхийн хэрээр амжилт нь стратегийн түншлэлээс хамаарна:
(1) Босоо интеграци: CoorsTek болон KYOCERA зэрэг удирдагчид нийлүүлэлтийн сүлжээг аюулгүй байлгахын тулд цахиурын карбидын түүхий эдийн уурхайг худалдан авч байна.
(2) Салбар хоорондын холбоо: Автомашины аварга компаниуд (жишээ нь, Тесла) нь материал нийлүүлэгчидтэй хамтран SiC керамик тоормосны дискийг боловсруулж, цутгамал төмрөөс 50% жин хасах зорилготой ажиллаж байна.
(3) Нээлттэй Инновацийн Платформууд: 2023 онд байгуулагдсан Дэлхийн SiC Консорциум нь 50 гаруй байгууллагын судалгаа, хөгжлийн нөөцийг нэгтгэн туршилтын протоколыг стандартчилж, баталгаажуулалтын үйл явцыг хурдасгадаг.
6. Шинээр гарч ирж буй зах зээлүүд эрэлтийн газарзүйг дахин тодорхойлж байна
Уламжлалт зах зээлүүд хөгжихийн хэрээр өсөлтийн шинэ төвүүд гарч ирж байна:
(1) Зүүн Өмнөд Ази: Малайз, Вьетнамын хагас дамжуулагчийн үйлдвэрүүд 2027 он гэхэд бүс нутгийн SiC керамикийн эрэлтийг 1.2 тэрбум ам.доллараар нэмэгдүүлэх болно.
(2) Африк: Коппербелт бүс нутагт уул уурхайн шинэчлэлийн төслүүдэд SiC дээр суурилсан элэгдлийн эд анги шаардлагатай бөгөөд энэ нь 300 сая долларын үнэтэй зах зээлийг бий болгодог.
(3) Арктикийн дэд бүтэц: Туйлын замууд нээгдэхийн хэрээр SiC керамик нь Арктикийн логистикийн төвүүдэд мөсөнд тэсвэртэй мэдрэгч болон бага температурт түлшний эсүүдэд зайлшгүй шаардлагатай болдог.
Дүгнэлт: SiC керамикийн сэргэн мандалтын үед аялах нь
Цахиурын карбидын керамик үйлдвэрлэл нь технологийн хүсэл эрмэлзэл нь геополитик болон байгаль орчны тулгамдсан асуудалтай тулгарч буй эргэлтийн цэг дээр байна. 2030 он гэхэд зах зээлийн үнэлгээ 12 тэрбум ам.доллараас давна гэж тооцоолж байгаа тул түүний өсөлт нь зөвхөн материалын шинж чанараас гадна оролцогч талууд хэрхэн үр дүнтэй ажиллахаас хамаарна:
- Төр, хувийн хэвшлийн санхүүжилтийн механизмыг ашиглах
- Керамик инженерийн тусгай хөтөлбөрүүдээр дамжуулан авьяас чадварын цоорхойг арилгах
- Уян хатан, олон шатлалт хангамжийн сүлжээг хөгжүүлэх
- Бүтээгдэхүүний замын зургийг НҮБ-ын Тогтвортой хөгжлийн зорилтуудтай уялдуулах
Ирээдүйн сэтгэлгээтэй аж ахуйн нэгжүүдийн хувьд цахиурын карбидын керамик нь зөвхөн өндөр хүчин чадалтай материалаас илүүг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь технологийн бүрэн эрхт байдал, тогтвортой аж үйлдвэржилтийн дэлхийн уралдаанд стратегийн хөрөнгө юм. Асуулт нь SiC керамик нь салбарыг өөрчлөх эсэхээс илүү байгууллагууд өөрсдийн бүрэн чадавхийг ашиглахын тулд хэр хурдан дасан зохицож чадах вэ гэдэгт оршино.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 3-р сарын 19