Сүүлийн жилүүдэд цахиурын карбидын нийлмэл хагас дамжуулагчийг салбарт өргөнөөр ашиглах болсон. Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай материалын хувьд цахиурын карбид нь электрон төхөөрөмжүүдийн (диод, цахилгаан төхөөрөмж) багахан хэсэг юм. Үүнийг мөн зүлгүүр, зүсэх материал, бүтцийн материал, оптик материал, катализатор зөөгч гэх мэт болгон ашиглаж болно. Өнөөдөр бид голчлон силикон карбидын керамик эдлэлийг нэвтрүүлж, химийн тогтвортой байдал, өндөр температурт тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, дулаан дамжуулалт өндөр, дулаан тэлэлтийн коэффициент бага, нягтрал багатай, механик бат бөх чанараараа давуу талтай. Эдгээрийг химийн машин, эрчим хүч, байгаль орчныг хамгаалах, хагас дамжуулагч, металлурги, үндэсний батлан хамгаалах, цэргийн үйлдвэрлэл зэрэг салбарт өргөнөөр ашигладаг.
Цахиурын карбид (SiC)цахиур, нүүрстөрөгч агуулсан бөгөөд үндсэндээ α – SiC (өндөр температурт тогтвортой төрөл) ба β – SiC (бага температурт тогтвортой төрөл) гэсэн хоёр талст хэлбэрийг агуулсан ердийн олон төрлийн бүтцийн нэгдэл юм. Нийтдээ 200 гаруй олон төрөл байдаг бөгөөд тэдгээрийн дотор β – SiC-ийн 3C SiC ба α – SiC-ийн 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, 15R SiC зэрэг нь төлөөлдөг.
Зураг SiC олон биетийн бүтэц
Температур 1600 ℃-аас доош байх үед SiC нь β - SiC хэлбэрээр байдаг бөгөөд 1450 ℃ орчимд цахиур, нүүрстөрөгчийн энгийн хольцоос бэлтгэж болно. Температур 1600 ℃-ээс хэтрэх үед β - SiC аажмаар α - SiC-ийн янз бүрийн полиморф болж хувирдаг. 4H SiC нь 2000 ℃ орчимд амархан үүсдэг; 6H ба 15R полиморфууд нь амархан үүсэхийн тулд 2100 ℃-аас дээш өндөр температур шаарддаг; 6H SiC нь 2200 ℃-аас дээш температурт ч маш тогтвортой байж, үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг.
Цэвэр цахиур карбид нь өнгөгүй, тунгалаг талст байдаг бол үйлдвэрлэлийн цахиурын карбид нь өнгөгүй, цайвар шар, цайвар ногоон, хар ногоон, цайвар хөх, хар хөх, бүр хар өнгөтэй байж, тунгалаг байдлын түвшин буурдаг. Зүлгүүрийн үйлдвэр нь цахиурын карбидыг өнгөний дагуу хоёр төрөлд ангилдаг: хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид. Өнгөгүй хар ногоон өнгийн цахиурын карбидыг ногоон цахиурын карбид гэж ангилдаг бол цайвар цэнхэрээс хар өнгийн цахиурын карбидыг хар цахиурын карбид гэж ангилдаг. Хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид нь альфа SiC зургаан өнцөгт талстууд бөгөөд ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь ихэвчлэн цахиурын карбидын керамикийн түүхий эд болдог.
Өөр өөр процессоор бэлтгэсэн цахиурын карбидын керамикийн гүйцэтгэл
Гэсэн хэдий ч цахиурын карбидын керамик нь хугарлын бат бөх чанар бага, хэврэгшил ихтэй байдаг сул талтай. Тиймээс сүүлийн жилүүдэд шилэн (эсвэл сахал) арматур, нэг төрлийн бус бөөмийн тархалтыг бэхжүүлэх, градиент функциональ материал зэрэг цахиурын карбидын керамик дээр суурилсан нийлмэл керамикууд дараалан гарч ирж, бие даасан материалын бат бөх чанар, бат бөх чанарыг сайжруулж байна.
Өндөр хүчин чадалтай бүтцийн керамик өндөр температурт материал болох цахиур карбид керамик нь өндөр температурт зуух, ган төмөрлөг, нефтийн хими, механик электроник, сансар судлал, эрчим хүч, байгаль орчныг хамгаалах, цөмийн эрчим хүч, автомашин болон бусад салбарт улам бүр хэрэглэгдэж байна.
2022 онд Хятадын цахиур карбидын керамик бүтээгдэхүүний зах зээлийн хэмжээ 18.2 тэрбум юаньд хүрэх төлөвтэй байна. Хэрэглээний хүрээ улам өргөжиж, өсөлтийн хэрэгцээ шаардлагад нийцүүлэн 2025 он гэхэд цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүний зах зээлийн хэмжээ 29.6 тэрбум юаньд хүрнэ гэж тооцоолж байна.
Цаашид эрчим хүчний шинэ тээврийн хэрэгсэл, эрчим хүч, аж үйлдвэр, харилцаа холбоо болон бусад салбарт нэвтрэх хурд нэмэгдэж, түүнчлэн янз бүрийн салбарт өндөр нарийвчлалтай, элэгдэлд тэсвэртэй, өндөр найдвартай механик эд анги эсвэл электрон эд ангиудад тавигдах шаардлага улам бүр нэмэгдэж байгаа тул цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүний зах зээлийн хэмжээ улам бүр өргөжих төлөвтэй байна.
Цахиурын карбидын керамик нь өндөр температурт механик шинж чанар, галд тэсвэртэй, дулааны цохилтод тэсвэртэй тул керамик зууханд ашиглагддаг. Тэдгээрийн дотроос галзуу зуухыг голчлон лити-ион батерейны эерэг электродын материал, сөрөг электродын материал, электролитийг хатаах, задлах, дулааны боловсруулалтанд ашигладаг. Лити батерейны эерэг ба сөрөг электродын материалууд 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 зарцуулалтыг эрс багасгадаг.
Цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүнийг янз бүрийн автомашины эд ангиудад өргөн ашигладаг. Нэмж дурдахад, SiC төхөөрөмжүүд нь шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн PCU (цахилгаан гүйдэл / тогтмол гүйдэл гэх мэт тэжээлийн хяналтын нэгж) болон OBC (цэнэглэх нэгж) -д ихэвчлэн ашиглагддаг. SiC төхөөрөмжүүд нь PCU төхөөрөмжийн жин, эзэлхүүнийг бууруулж, шилжүүлэгчийн алдагдлыг бууруулж, төхөөрөмжийн ажлын температур, системийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломжтой; Мөн OBC цэнэглэх үед нэгжийн чадлын түвшинг нэмэгдүүлэх, хэлхээний бүтцийг хялбарчлах, эрчим хүчний нягтралыг сайжруулах, цэнэглэх хурдыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Одоогийн байдлаар дэлхийн олон автомашины компаниуд цахиурын карбидыг олон загварт ашиглаж байгаа бөгөөд цахиурын карбидыг өргөн цар хүрээтэй ашиглах нь чиг хандлага болоод байна.
Цахиур карбидын керамикийг фотоволтайк эсийн үйлдвэрлэлийн процесст гол зөөвөрлөгч материал болгон ашиглах үед завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойны холбох хэрэгсэл зэрэг бүтээгдэхүүн нь дулааны тогтвортой байдал сайтай, өндөр температурт хэрэглэхэд деформацид ордоггүй, хортой бохирдуулагч бодис үүсгэдэггүй. Тэдгээр нь өргөн хэрэглэгддэг кварцын завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойны холбох хэрэгслийг сольж чаддаг бөгөөд зардлын хувьд ихээхэн давуу талтай байдаг.
Үүнээс гадна фотоволтайк цахиурын карбидын цахилгаан төхөөрөмжийн зах зээлийн хэтийн төлөв өргөн байна. SiC материалууд нь бага эсэргүүцэлтэй, хаалганы цэнэгтэй, урвуу нөхөн сэргээх цэнэгийн шинж чанартай байдаг. SiC Mosfet эсвэл SiC Mosfet-ийг SiC SBD фотоволтайк инвертертэй хослуулан ашиглах нь хувиргах үр ашгийг 96% -иас 99% хүртэл нэмэгдүүлж, эрчим хүчний алдагдлыг 50% -иас дээш бууруулж, төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг 50 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой.
Цахиурын карбидын керамикийн нийлэгжилтийг 1890-ээд оны үеэс эхэлж, цахиурын карбидыг голчлон механик нунтаглах материал, галд тэсвэртэй материалд ашиглаж байжээ. Үйлдвэрлэлийн технологи хөгжихийн хэрээр өндөр технологийн SiC бүтээгдэхүүнийг өргөнөөр хөгжүүлж, дэлхийн улс орнууд дэвшилтэт керамик эдлэлийг үйлдвэржүүлэхэд ихээхэн анхаарал хандуулж байна. Уламжлалт цахиур карбидын керамик эдлэл бэлтгэхэд тэд сэтгэл хангалуун бус байна. Өндөр технологийн керамик эдлэл үйлдвэрлэдэг аж ахуйн нэгжүүд, ялангуяа энэ үзэгдэл илүү их байдаг өндөр хөгжилтэй орнуудад илүү хурдацтай хөгжиж байна. Гадаадын үйлдвэрлэгчид 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 орно.
Хятадад цахиурын карбидын хөгжил Европ, Америк зэрэг өндөр хөгжилтэй орнуудтай харьцуулахад харьцангуй хожуу байсан. 1951 оны 6-р сард анхны нунтаглах дугуйны үйлдвэрт SiC-ийн үйлдвэрлэлийн анхны зуух баригдсанаас хойш Хятад улс цахиурын карбидыг үйлдвэрлэж эхэлсэн. Цахиур карбидын керамик үйлдвэрлэгч дотоодын үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн Шаньдун мужийн Вэйфан хотод төвлөрдөг. Учир нь орон нутгийн нүүрс олборлогч аж ахуйн нэгжүүд дампуурч, өөрчлөлт шинэчлэлтийг эрэлхийлж байгаатай холбоотой гэж мэргэжлийн хүмүүс хэлж байна. Цахиурын карбидын судалгаа хийж, үйлдвэрлэж эхлэхийн тулд зарим компани Германаас холбогдох тоног төхөөрөмж оруулж ирсэн.ZPC нь урвалын шингэрүүлсэн цахиурын карбидын хамгийн том үйлдвэрлэгчдийн нэг юм.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 11-р сарын 09-ний өдөр