अलिकडच्या वर्षांत, सिलिकॉन कार्बाइड कंपाऊंड सेमीकंडक्टर्सना उद्योगात व्यापक लक्ष वेधले गेले आहे. तथापि, उच्च-कार्यक्षमता सामग्री म्हणून, सिलिकॉन कार्बाइड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचा (डायोड्स, पॉवर डिव्हाइसेस) फक्त एक छोटासा भाग आहे. ते अॅब्रेसिव्ह, कटिंग मटेरियल, स्ट्रक्चरल मटेरियल, ऑप्टिकल मटेरियल, उत्प्रेरक वाहक आणि बरेच काही म्हणून देखील वापरले जाऊ शकते. आज, आम्ही प्रामुख्याने सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सादर करतो, ज्यामध्ये रासायनिक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, पोशाख प्रतिरोध, गंज प्रतिरोध, उच्च थर्मल चालकता, कमी थर्मल विस्तार गुणांक, कमी घनता आणि उच्च यांत्रिक शक्तीचे फायदे आहेत. ते रासायनिक यंत्रसामग्री, ऊर्जा आणि पर्यावरण संरक्षण, अर्धवाहक, धातूशास्त्र, राष्ट्रीय संरक्षण आणि लष्करी उद्योग यासारख्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)त्यात सिलिकॉन आणि कार्बन असते आणि ते एक सामान्य बहु-प्रकारचे संरचनात्मक संयुग आहे, ज्यामध्ये प्रामुख्याने दोन क्रिस्टल प्रकार असतात: α – SiC (उच्च-तापमान स्थिर प्रकार) आणि β – SiC (कमी-तापमान स्थिर प्रकार). एकूण २०० पेक्षा जास्त बहु-प्रकार आहेत, ज्यामध्ये β – SiC चे 3C SiC आणि α – SiC चे 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC आणि 15R SiC हे प्रतिनिधित्व करतात.
आकृती SiC मल्टीबॉडी स्ट्रक्चर
जेव्हा तापमान १६०० ℃ पेक्षा कमी असते, तेव्हा SiC β – SiC स्वरूपात अस्तित्वात असते आणि ते सिलिकॉन आणि कार्बनच्या साध्या मिश्रणापासून सुमारे १४५० ℃ तापमानावर तयार केले जाऊ शकते. जेव्हा तापमान १६०० ℃ पेक्षा जास्त असते, तेव्हा β – SiC हळूहळू α – SiC च्या विविध बहुरूपांमध्ये रूपांतरित होते. सुमारे २००० ℃ तापमानावर ४H SiC सहजपणे तयार होते; ६H आणि १५R दोन्ही बहुरूपांना सहज निर्मितीसाठी २१०० ℃ पेक्षा जास्त उच्च तापमानाची आवश्यकता असते; २२०० ℃ पेक्षा जास्त तापमानावरही ६H SiC खूप स्थिर राहू शकते, ज्यामुळे ते औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.
शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड हे रंगहीन आणि पारदर्शक क्रिस्टल आहे, तर औद्योगिक सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन, फिकट पिवळा, हलका हिरवा, गडद हिरवा, हलका निळा, गडद निळा किंवा अगदी काळा असू शकतो, ज्यामध्ये पारदर्शकता पातळी कमी होत जाते. अॅब्रेसिव्ह उद्योग रंगानुसार सिलिकॉन कार्बाइडचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करतो: काळा सिलिकॉन कार्बाइड आणि हिरवा सिलिकॉन कार्बाइड. रंगहीन ते गडद हिरवा सिलिकॉन कार्बाइड हिरवा सिलिकॉन कार्बाइड म्हणून वर्गीकृत आहे, तर हलका निळा ते काळा सिलिकॉन कार्बाइड काळा सिलिकॉन कार्बाइड म्हणून वर्गीकृत आहे. काळा सिलिकॉन कार्बाइड आणि हिरवा सिलिकॉन कार्बाइड हे दोन्ही अल्फा SiC षटकोनी क्रिस्टल्स आहेत आणि हिरवा सिलिकॉन कार्बाइड मायक्रो पावडर सामान्यतः सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्ससाठी कच्चा माल म्हणून वापरला जातो.
वेगवेगळ्या प्रक्रियांद्वारे तयार केलेल्या सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकची कार्यक्षमता
तथापि, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकमध्ये कमी फ्रॅक्चर कडकपणा आणि उच्च ठिसूळपणाचा तोटा आहे. म्हणूनच, अलिकडच्या वर्षांत, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकवर आधारित संमिश्र सिरेमिक, जसे की फायबर (किंवा व्हिस्कर) मजबुतीकरण, विषम कण फैलाव मजबूत करणे आणि ग्रेडियंट फंक्शनल मटेरियल, क्रमिकपणे उदयास आले आहेत, ज्यामुळे वैयक्तिक सामग्रीची कडकपणा आणि ताकद सुधारली आहे.
उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या स्ट्रक्चरल सिरेमिक उच्च-तापमान सामग्री म्हणून, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकचा वापर उच्च-तापमान भट्ट्या, स्टील धातूशास्त्र, पेट्रोकेमिकल्स, यांत्रिक इलेक्ट्रॉनिक्स, एरोस्पेस, ऊर्जा आणि पर्यावरण संरक्षण, अणुऊर्जा, ऑटोमोबाईल्स आणि इतर क्षेत्रांमध्ये वाढत्या प्रमाणात केला जात आहे.
२०२२ मध्ये, चीनमध्ये सिलिकॉन कार्बाइड स्ट्रक्चरल सिरेमिक्सचा बाजार आकार १८.२ अब्ज युआनपर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे. अनुप्रयोग क्षेत्रांचा आणखी विस्तार आणि डाउनस्ट्रीम वाढीच्या गरजांसह, २०२५ पर्यंत सिलिकॉन कार्बाइड स्ट्रक्चरल सिरेमिक्सचा बाजार आकार २९.६ अब्ज युआनपर्यंत पोहोचेल असा अंदाज आहे.
भविष्यात, नवीन ऊर्जा वाहने, ऊर्जा, उद्योग, दळणवळण आणि इतर क्षेत्रांच्या वाढत्या प्रवेश दरासह, तसेच विविध क्षेत्रांमध्ये उच्च-परिशुद्धता, उच्च पोशाख प्रतिरोधकता आणि उच्च विश्वासार्हता यांत्रिक घटक किंवा इलेक्ट्रॉनिक घटकांसाठी वाढत्या कठोर आवश्यकतांसह, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादनांचा बाजार आकार वाढत राहण्याची अपेक्षा आहे, ज्यामध्ये नवीन ऊर्जा वाहने आणि फोटोव्होल्टाइक्स हे महत्त्वाचे विकास क्षेत्र आहेत.
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकचा वापर सिरेमिक भट्ट्यांमध्ये त्यांच्या उत्कृष्ट उच्च-तापमान यांत्रिक गुणधर्मांमुळे, अग्निरोधकतेमुळे आणि थर्मल शॉक प्रतिरोधनामुळे केला जातो. त्यापैकी, रोलर भट्ट्यांचा वापर प्रामुख्याने लिथियम-आयन बॅटरी पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड मटेरियल, निगेटिव्ह इलेक्ट्रोड मटेरियल आणि इलेक्ट्रोलाइट्स सुकविण्यासाठी, सिंटरिंग करण्यासाठी आणि उष्णता उपचारांसाठी केला जातो. लिथियम बॅटरी पॉझिटिव्ह आणि निगेटिव्ह इलेक्ट्रोड मटेरियल नवीन ऊर्जा वाहनांसाठी अपरिहार्य आहेत. सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक भट्टी फर्निचर हे भट्ट्यांचा एक प्रमुख घटक आहे, जो भट्टी उत्पादन क्षमता सुधारू शकतो आणि उर्जेचा वापर लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतो.
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादने विविध ऑटोमोटिव्ह घटकांमध्ये देखील मोठ्या प्रमाणात वापरली जातात. याव्यतिरिक्त, SiC उपकरणे प्रामुख्याने नवीन ऊर्जा वाहनांच्या PCUs (पॉवर कंट्रोल युनिट्स, जसे की ऑन-बोर्ड DC/DC) आणि OBCs (चार्जिंग युनिट्स) मध्ये वापरली जातात. SiC उपकरणे PCU उपकरणांचे वजन आणि आकारमान कमी करू शकतात, स्विच लॉस कमी करू शकतात आणि उपकरणांचे कार्यरत तापमान आणि सिस्टम कार्यक्षमता सुधारू शकतात; OBC चार्जिंग दरम्यान युनिट पॉवर लेव्हल वाढवणे, सर्किट स्ट्रक्चर सोपे करणे, पॉवर डेन्सिटी सुधारणे आणि चार्जिंग स्पीड वाढवणे देखील शक्य आहे. सध्या, जगभरातील अनेक कार कंपन्यांनी अनेक मॉडेल्समध्ये सिलिकॉन कार्बाइडचा वापर केला आहे आणि सिलिकॉन कार्बाइडचा मोठ्या प्रमाणात अवलंब करणे हा एक ट्रेंड बनला आहे.
जेव्हा सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकचा वापर फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या उत्पादन प्रक्रियेत प्रमुख वाहक साहित्य म्हणून केला जातो, तेव्हा बोट सपोर्ट, बोट बॉक्स आणि पाईप फिटिंग्ज यासारख्या परिणामी उत्पादनांमध्ये चांगली थर्मल स्थिरता असते, उच्च तापमानात वापरल्यास ते विकृत होत नाहीत आणि हानिकारक प्रदूषक निर्माण करत नाहीत. ते सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट, बोट बॉक्स आणि पाईप फिटिंग्जची जागा घेऊ शकतात आणि त्यांचे किमतीत लक्षणीय फायदे आहेत.
याव्यतिरिक्त, फोटोव्होल्टेइक सिलिकॉन कार्बाइड पॉवर उपकरणांसाठी बाजारपेठेतील शक्यता विस्तृत आहेत. SiC मटेरियलमध्ये कमी प्रतिकार, गेट चार्ज आणि रिव्हर्स रिकव्हरी चार्ज वैशिष्ट्ये आहेत. SiC Mosfet किंवा SiC Mosfet ला SiC SBD फोटोव्होल्टेइक इन्व्हर्टरसह एकत्रित केल्याने रूपांतरण कार्यक्षमता 96% वरून 99% पेक्षा जास्त वाढू शकते, ऊर्जा नुकसान 50% पेक्षा जास्त कमी होऊ शकते आणि उपकरणांचे चक्र आयुष्य 50 पट वाढू शकते.
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकचे संश्लेषण १८९० च्या दशकात सुरू झाले आहे, जेव्हा सिलिकॉन कार्बाइडचा वापर प्रामुख्याने यांत्रिक ग्राइंडिंग मटेरियल आणि रेफ्रेक्ट्री मटेरियलसाठी केला जात असे. उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, उच्च-तंत्रज्ञानाच्या SiC उत्पादनांचा मोठ्या प्रमाणात विकास झाला आहे आणि जगभरातील देश प्रगत सिरेमिकच्या औद्योगिकीकरणाकडे अधिक लक्ष देत आहेत. पारंपारिक सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकच्या तयारीवर ते आता समाधानी नाहीत. उच्च-तंत्रज्ञानाच्या सिरेमिकचे उत्पादन करणारे उपक्रम अधिक वेगाने विकसित होत आहेत, विशेषतः विकसित देशांमध्ये जिथे ही घटना अधिक महत्त्वाची आहे. परदेशी उत्पादकांमध्ये प्रामुख्याने सेंट गोबेन, ३एम, सेरामटेक, आयबीआयडीईएन, शुंक, नारिता ग्रुप, टोटो कॉर्पोरेशन, कूर्सटेक, क्योसेरा, असाक, जपान जिंगके सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड, जपान स्पेशल सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड, आयपीएस सिरेमिक्स इत्यादींचा समावेश आहे.
युरोप आणि अमेरिकेसारख्या विकसित देशांच्या तुलनेत चीनमध्ये सिलिकॉन कार्बाइडचा विकास तुलनेने उशिरा झाला. जून १९५१ मध्ये फर्स्ट ग्राइंडिंग व्हील फॅक्टरीत SiC उत्पादनासाठी पहिली औद्योगिक भट्टी बांधण्यात आल्यापासून, चीनने सिलिकॉन कार्बाइडचे उत्पादन सुरू केले. सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकचे देशांतर्गत उत्पादक प्रामुख्याने शेडोंग प्रांतातील वेफांग शहरात केंद्रित आहेत. व्यावसायिकांच्या मते, स्थानिक कोळसा खाण उद्योग दिवाळखोरीचा सामना करत आहेत आणि परिवर्तन शोधत आहेत. काही कंपन्यांनी सिलिकॉन कार्बाइडचे संशोधन आणि उत्पादन सुरू करण्यासाठी जर्मनीमधून संबंधित उपकरणे आणली आहेत.झेडपीसी ही रिअॅक्शन सिंटरड सिलिकॉन कार्बाइडची सर्वात मोठी उत्पादक कंपनी आहे.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-०९-२०२४