Сүүлийн жилүүдэд цахиурын карбидын нэгдлийн хагас дамжуулагчид салбарт өргөн хүрээтэй анхаарал хандуулж байна. Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай материалын хувьд цахиурын карбид нь электрон төхөөрөмжүүдийн (диод, цахилгаан төхөөрөмж) зөвхөн багахан хэсэг юм. Үүнийг мөн зүлгүүр, зүсэх материал, бүтцийн материал, оптик материал, катализатор тээвэрлэгч гэх мэт болгон ашиглаж болно. Өнөөдөр бид голчлон цахиурын карбидын керамикийг нэвтрүүлж байгаа бөгөөд эдгээр нь химийн тогтвортой байдал, өндөр температурт тэсвэртэй байдал, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, зэврэлтэд тэсвэртэй байдал, өндөр дулаан дамжуулалт, бага дулаан тэлэлтийн коэффициент, бага нягтрал, өндөр механик бат бөх чанар зэрэг давуу талуудтай. Эдгээрийг химийн машин механизм, эрчим хүч, байгаль орчныг хамгаалах, хагас дамжуулагч, металлурги, үндэсний батлан хамгаалах, цэргийн үйлдвэрлэл зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
Цахиурын карбид (SiC)цахиур болон нүүрстөрөгч агуулсан бөгөөд ихэвчлэн α – SiC (өндөр температурт тогтвортой төрөл) ба β – SiC (бага температурт тогтвортой төрөл) гэсэн хоёр талст хэлбэрийг багтаасан олон төрлийн бүтцийн нэгдэл юм. Нийт 200 гаруй олон төрөл байдаг бөгөөд үүнд β – SiC-ийн 3C SiC болон α – SiC-ийн 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, болон 15R SiC багтдаг.
SiC олон биеийн бүтцийг дүрслэх
Температур 1600°C-ээс доош байх үед SiC нь β – SiC хэлбэрээр оршдог бөгөөд 1450°C орчимд цахиур ба нүүрстөрөгчийн энгийн холимогоос бэлтгэж болно. Температур 1600°C-ээс хэтрэх үед β – SiC нь аажмаар α – SiC-ийн янз бүрийн полиморф болж хувирдаг. 4H SiC нь 2000°C орчимд амархан үүсдэг; 6H ба 15R полиморфууд хоёулаа амархан үүсэхийн тулд 2100°C-ээс дээш өндөр температур шаарддаг; 6H SiC нь 2200°C-ээс дээш температурт ч маш тогтвортой хэвээр байж чаддаг тул үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг.
Цэвэр цахиурын карбид нь өнгөгүй, тунгалаг талст бөгөөд үйлдвэрлэлийн цахиурын карбид нь өнгөгүй, цайвар шар, цайвар ногоон, хар ногоон, цайвар цэнхэр, хар хөх, эсвэл бүр хар өнгөтэй байж болох бөгөөд тунгалаг байдлын түвшин буурдаг. Зүлгүүрийн үйлдвэрүүд цахиурын карбидыг өнгөөр нь хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид гэж хоёр төрөлд ангилдаг. Өнгөгүйгээс хар ногоон хүртэл цахиурын карбидыг ногоон цахиурын карбид гэж ангилдаг бол цайвар цэнхэрээс хар хүртэл цахиурын карбидыг хар цахиурын карбид гэж ангилдаг. Хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид нь альфа SiC зургаан өнцөгт талст бөгөөд ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагыг ерөнхийдөө цахиурын карбидын керамикийн түүхий эд болгон ашигладаг.
Төрөл бүрийн процессоор бэлтгэсэн цахиурын карбидын керамикийн гүйцэтгэл
Гэсэн хэдий ч цахиурын карбидын керамик нь бага хугарлын бат бөх, өндөр хэврэг чанар гэсэн сул талуудтай. Тиймээс сүүлийн жилүүдэд цахиурын карбидын керамик дээр суурилсан нийлмэл керамик, тухайлбал шилэн (эсвэл сахал) арматур, олон төрлийн бөөмийн тархалтын бэхжилт, градиент функциональ материалууд дараалан гарч ирснээр материалын бат бөх чанар, бат бөх чанарыг сайжруулж байна.
Өндөр хүчин чадалтай бүтцийн керамик өндөр температурт тэсвэртэй материалын хувьд цахиурын карбид керамикийг өндөр температурт зуух, гангийн металлурги, нефть химийн үйлдвэрлэл, механик электроник, сансар судлал, эрчим хүч, байгаль орчныг хамгаалах, цөмийн эрчим хүч, автомашин болон бусад салбарт улам бүр ашиглаж байна.
2022 онд Хятадын цахиурын карбидын бүтцийн керамикийн зах зээлийн хэмжээ 18.2 тэрбум юаньд хүрнэ гэж тооцоолж байна. Хэрэглээний хүрээ цаашид өргөжиж, дараагийн өсөлтийн хэрэгцээтэй уялдуулан цахиурын карбидын бүтцийн керамикийн зах зээлийн хэмжээ 2025 он гэхэд 29.6 тэрбум юаньд хүрнэ гэж тооцоолж байна.
Ирээдүйд шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, эрчим хүч, аж үйлдвэр, харилцаа холбоо болон бусад салбарын нэвтрэлтийн түвшин нэмэгдэж, янз бүрийн салбарт өндөр нарийвчлалтай, өндөр элэгдэлд тэсвэртэй, өндөр найдвартай механик эд анги эсвэл электрон эд ангиудад тавигдах шаардлага улам бүр чангарч байгаатай холбогдуулан цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүний зах зээлийн хэмжээ цаашид ч өргөжин тэлэх төлөвтэй байгаа бөгөөд үүнд шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, фотоэлектрик зэрэг нь хөгжлийн чухал чиглэлүүд юм.
Цахиурын карбидын керамик нь өндөр температурын механик шинж чанар, галд тэсвэртэй байдал, дулааны цохилтод тэсвэртэй тул керамик зууханд ашиглагддаг. Тэдгээрийн дотроос галзуу зуухыг голчлон лити-ион батерейны эерэг электродын материал, сөрөг электродын материал, электролитийг хатаах, шатаах, дулааны боловсруулалтад ашигладаг. Лити батерейны эерэг болон сөрөг электродын материал нь шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэлд зайлшгүй шаардлагатай. Цахиурын карбидын керамик зуухны тавилга нь зуухны гол бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд зуухны үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг сайжруулж, эрчим хүчний хэрэглээг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
Цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүнийг автомашины янз бүрийн эд ангиудад өргөн ашигладаг. Үүнээс гадна, SiC төхөөрөмжийг голчлон шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн PCU (цахилгаан удирдлагын нэгж, тухайлбал DC/DC) болон OBC (цэнэглэх нэгж)-д ашигладаг. SiC төхөөрөмжүүд нь PCU тоног төхөөрөмжийн жин, эзэлхүүнийг бууруулж, унтраалгын алдагдлыг бууруулж, төхөөрөмжийн ажиллах температур болон системийн үр ашгийг сайжруулж чаддаг; мөн OBC цэнэглэх үед төхөөрөмжийн чадлын түвшинг нэмэгдүүлэх, хэлхээний бүтцийг хялбарчлах, чадлын нягтралыг сайжруулах, цэнэглэх хурдыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Одоогийн байдлаар дэлхий даяар олон автомашины компаниуд цахиурын карбидыг олон загварт ашиглаж байгаа бөгөөд цахиурын карбидыг өргөн хүрээнд нэвтрүүлэх нь чиг хандлага болжээ.
Цахиурын карбидын керамикийг фотоэлектрик элемент үйлдвэрлэх процесст гол тээвэрлэгч материал болгон ашиглахад завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойн холбох хэрэгсэл зэрэг бүтээгдэхүүнүүд нь дулааны тогтвортой байдал сайтай, өндөр температурт ашиглахад хэв гажилтгүй, хортой бохирдуулагч үүсгэдэггүй. Эдгээр нь түгээмэл хэрэглэгддэг кварцын завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойн холбох хэрэгслийг орлож чаддаг бөгөөд өртгийн хувьд мэдэгдэхүйц давуу талтай байдаг.
Үүнээс гадна, фотоэлектрик цахиурын карбидын цахилгаан төхөөрөмжийн зах зээлийн хэтийн төлөв өргөн хүрээтэй байна. SiC материалууд нь эсэргүүцэл, хаалганы цэнэг, урвуу сэргээх цэнэгийн шинж чанар багатай байдаг. SiC Mosfet эсвэл SiC Mosfet-ийг SiC SBD фотоэлектрик инвертертэй хослуулан ашиглах нь хөрвүүлэлтийн үр ашгийг 96%-иас 99%-иас дээш болгож, эрчим хүчний алдагдлыг 50%-иас дээш бууруулж, тоног төхөөрөмжийн мөчлөгийн ашиглалтын хугацааг 50 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой.
Цахиурын карбидын керамикийн нийлэгжилтийг 1890-ээд оноос эхтэй бөгөөд тухайн үед цахиурын карбидыг голчлон механик нунтаглах материал болон галд тэсвэртэй материалд ашигладаг байжээ. Үйлдвэрлэлийн технологи хөгжихийн хэрээр өндөр технологийн SiC бүтээгдэхүүнүүд өргөнөөр хөгжиж, дэлхийн улс орнууд дэвшилтэт керамикийн үйлдвэржилтэд илүү их анхаарал хандуулж байна. Тэд уламжлалт цахиурын карбидын керамик бэлтгэхдээ сэтгэл хангалуун бус болсон. Өндөр технологийн керамик үйлдвэрлэдэг аж ахуйн нэгжүүд, ялангуяа энэ үзэгдэл илүү чухал ач холбогдолтой хөгжингүй орнуудад илүү хурдацтай хөгжиж байна. Гадаадын үйлдвэрлэгчдэд голчлон 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 гэх мэт компаниуд багтдаг.
Хятадад цахиурын карбидын хөгжил Европ, Америк зэрэг хөгжингүй орнуудтай харьцуулахад харьцангуй хожуу байсан. 1951 оны 6-р сард Анхны нунтаглах дугуйны үйлдвэрт SiC үйлдвэрлэх анхны аж үйлдвэрийн зуух баригдсанаас хойш Хятад улс цахиурын карбид үйлдвэрлэж эхэлсэн. Цахиурын карбидын керамик үйлдвэрлэгчид голчлон Шаньдун мужийн Вэйфан хотод төвлөрдөг. Мэргэжлийн хүмүүсийн үзэж байгаагаар орон нутгийн нүүрсний уурхайн аж ахуйн нэгжүүд дампуурлын ирмэг дээр тулж, өөрчлөлт хийхийг эрмэлзэж байгаатай холбоотой юм. Зарим компаниуд цахиурын карбидыг судалж, үйлдвэрлэх ажлыг эхлүүлэхийн тулд Германаас холбогдох тоног төхөөрөмжийг оруулж ирсэн.ZPC нь урвалын аргаар шатаасан цахиурын карбидын хамгийн том үйлдвэрлэгчдийн нэг юм.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 11-р сарын 9