Fi snin reċenti, is-semikondutturi komposti tas-silikon karbur irċevew attenzjoni mifruxa fl-industrija. Madankollu, bħala materjal ta' prestazzjoni għolja, is-silikon karbur huwa biss parti żgħira mill-apparati elettroniċi (dijodi, apparati tal-enerġija). Jista' jintuża wkoll bħala abrażivi, materjali tat-tqattigħ, materjali strutturali, materjali ottiċi, trasportaturi tal-katalisti, u aktar. Illum, qed nintroduċu prinċipalment ċeramika tas-silikon karbur, li għandha l-vantaġġi ta' stabbiltà kimika, reżistenza għat-temperatura għolja, reżistenza għall-użu, reżistenza għall-korrużjoni, konduttività termali għolja, koeffiċjent baxx ta' espansjoni termali, densità baxxa, u saħħa mekkanika għolja. Jintużaw ħafna f'oqsma bħal makkinarju kimiku, enerġija u protezzjoni ambjentali, semikondutturi, metallurġija, difiża nazzjonali u industrija militari.
Karbur tas-silikon (SiC)Fih silikon u karbonju, u huwa kompost strutturali tipiku ta' diversi tipi, li jinkludi prinċipalment żewġ forom ta' kristalli: α-SiC (tip stabbli f'temperatura għolja) u β-SiC (tip stabbli f'temperatura baxxa). Hemm aktar minn 200 tip multiplu b'kollox, li fosthom it-3C SiC ta' β-SiC u 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, u 15R SiC ta' α-SiC huma rappreżentattivi.
Figura Struttura ta' Multibody SiC
Meta t-temperatura tkun taħt l-1600 ℃, is-SiC jeżisti fil-forma ta' β-SiC u jista' jiġi ppreparat minn taħlita sempliċi ta' silikon u karbonju f'madwar 1450 ℃. Meta t-temperatura taqbeż is-1600 ℃, il-β-SiC jinbidel bil-mod f'diversi polimorfi ta' α-SiC. 4H SiC jiġi ġġenerat faċilment f'madwar 2000 ℃; Kemm il-polimorfi 6H kif ukoll dawk 15R jeħtieġu temperaturi għoljin 'il fuq minn 2100 ℃ għal formazzjoni faċli; 6H SiC jista' jibqa' stabbli ħafna anke f'temperaturi li jaqbżu t-2200 ℃, u dan jagħmilha użata ħafna f'applikazzjonijiet industrijali.
Il-karbur tas-silikon pur huwa kristall bla kulur u trasparenti, filwaqt li l-karbur tas-silikon industrijali jista' jkun bla kulur, isfar ċar, aħdar ċar, aħdar skur, blu ċar, blu skur, jew saħansitra iswed, b'livelli ta' trasparenza li jonqsu. L-industrija tal-brix tikkategorizza l-karbur tas-silikon f'żewġ tipi bbażati fuq il-kulur: karbur tas-silikon iswed u karbur tas-silikon aħdar. Il-karbur tas-silikon bla kulur sa aħdar skur huwa kklassifikat bħala karbur tas-silikon aħdar, filwaqt li l-karbur tas-silikon blu ċar sa iswed huwa kklassifikat bħala karbur tas-silikon iswed. Il-karbur tas-silikon iswed u l-karbur tas-silikon aħdar huma t-tnejn kristalli eżagonali alfa SiC, u t-trab mikro aħdar tal-karbur tas-silikon ġeneralment jintuża bħala l-materja prima għaċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon.
Prestazzjoni taċ-Ċeramika tal-Karbur tas-Silikon Ippreparata minn Proċessi Differenti
Madankollu, iċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon għandha l-iżvantaġġ ta' reżistenza baxxa għall-ksur u fraġilità għolja. Għalhekk, f'dawn l-aħħar snin, ħarġu ċeramika komposta bbażata fuq ċeramika tal-karbur tas-silikon, bħar-rinfurzar tal-fibra (jew whisker), it-tisħiħ tad-dispersjoni eteroġenja tal-partiċelli, u materjali funzjonali tal-gradjent, li tejbu r-reżistenza u s-saħħa ta' materjali individwali.
Bħala materjal taċ-ċeramika strutturali ta' prestazzjoni għolja għal temperatura għolja, iċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon ġiet applikata dejjem aktar f'fran b'temperatura għolja, metallurġija tal-azzar, petrokimika, elettronika mekkanika, aerospazjali, enerġija u protezzjoni ambjentali, enerġija nukleari, karozzi u oqsma oħra.
Fl-2022, id-daqs tas-suq taċ-ċeramika strutturali tas-silikon karbur fiċ-Ċina huwa mistenni li jilħaq it-18.2 biljun wan. B'aktar espansjoni tal-oqsma ta' applikazzjoni u l-ħtiġijiet ta' tkabbir downstream, huwa stmat li d-daqs tas-suq taċ-ċeramika strutturali tas-silikon karbur se jilħaq id-29.6 biljun wan sal-2025.
Fil-futur, bir-rata dejjem tikber ta' penetrazzjoni ta' vetturi tal-enerġija ġodda, enerġija, industrija, komunikazzjoni u oqsma oħra, kif ukoll ir-rekwiżiti dejjem aktar stretti għal komponenti mekkaniċi jew komponenti elettroniċi ta' preċiżjoni għolja, reżistenza għolja għall-użu, u affidabbiltà għolja f'diversi oqsma, id-daqs tas-suq tal-prodotti taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon huwa mistenni li jkompli jespandi, fosthom il-vetturi tal-enerġija ġodda u l-fotovoltajċi huma oqsma ta' żvilupp importanti.
Iċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon tintuża fil-fran taċ-ċeramika minħabba l-proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti tagħha f'temperatura għolja, ir-reżistenza għan-nar, u r-reżistenza għax-xokk termali. Fost dawn, il-fran bir-rombli jintużaw prinċipalment għat-tnixxif, is-sinterizzazzjoni, u t-trattament bis-sħana ta' materjali tal-elettrodi pożittivi tal-batteriji tal-jone tal-litju, materjali tal-elettrodi negattivi, u elettroliti. Il-materjali tal-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batteriji tal-litju huma indispensabbli għal vetturi tal-enerġija ġodda. L-għamara tal-forn taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon hija komponent ewlieni tal-fran, li tista' ttejjeb il-kapaċità tal-produzzjoni tal-forn u tnaqqas b'mod sinifikanti l-konsum tal-enerġija.
Prodotti taċ-ċeramika tas-silikon karbur jintużaw ħafna wkoll f'diversi komponenti tal-karozzi. Barra minn hekk, apparati SiC jintużaw prinċipalment f'PCUs (unitajiet ta' kontroll tal-enerġija, bħal DC/DC abbord) u OBCs (unitajiet ta' ċċarġjar) ta' vetturi tal-enerġija ġodda. L-apparati SiC jistgħu jnaqqsu l-piż u l-volum tat-tagħmir PCU, inaqqsu t-telf tas-swiċċijiet, u jtejbu t-temperatura tax-xogħol u l-effiċjenza tas-sistema tal-apparati; Huwa wkoll possibbli li jiżdied il-livell tal-qawwa tal-unità, tissimplifika l-istruttura taċ-ċirkwit, titjieb id-densità tal-qawwa, u tiżdied il-veloċità tal-iċċarġjar waqt l-iċċarġjar tal-OBC. Fil-preżent, ħafna kumpaniji tal-karozzi madwar id-dinja użaw is-silikon karbur f'mudelli multipli, u l-adozzjoni fuq skala kbira tas-silikon karbur saret xejra.
Meta ċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon tintuża bħala materjali ewlenin tat-trasport fil-proċess tal-produzzjoni taċ-ċelloli fotovoltajċi, il-prodotti li jirriżultaw bħal appoġġi tad-dgħajjes, kaxxi tad-dgħajjes, u fittings tal-pajpijiet ikollhom stabbiltà termali tajba, ma jiddeformawx meta jintużaw f'temperaturi għoljin, u ma jipproduċux sustanzi niġġiesa ta' ħsara. Jistgħu jissostitwixxu l-appoġġi tad-dgħajjes tal-kwarz li jintużaw b'mod komuni, il-kaxxi tad-dgħajjes, u l-fittings tal-pajpijiet, u għandhom vantaġġi sinifikanti fl-ispejjeż.
Barra minn hekk, il-prospetti tas-suq għal apparati tal-enerġija fotovoltajċi tas-silikon karbur huma wesgħin. Il-materjali SiC għandhom karatteristiċi aktar baxxi ta' reżistenza, ċarġ tal-bieb, u ċarġ ta' rkupru invers. L-użu ta' SiC Mosfet jew SiC Mosfet flimkien ma' inverters fotovoltajċi SiC SBD jista' jżid l-effiċjenza tal-konverżjoni minn 96% għal aktar minn 99%, inaqqas it-telf tal-enerġija b'aktar minn 50%, u jżid il-ħajja taċ-ċiklu tat-tagħmir b'50 darba.
Is-sintesi taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon tista' tiġi rintraċċata lura għas-snin 1890, meta l-karbur tas-silikon kien jintuża prinċipalment għal materjali tat-tħin mekkaniku u materjali refrattorji. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-produzzjoni, prodotti SiC ta' teknoloġija għolja ġew żviluppati b'mod wiesa', u pajjiżi madwar id-dinja qed jagħtu aktar attenzjoni lill-industrijalizzazzjoni taċ-ċeramika avvanzata. M'għadhomx sodisfatti bil-preparazzjoni taċ-ċeramika tradizzjonali tal-karbur tas-silikon. L-intrapriżi li jipproduċu ċeramika ta' teknoloġija għolja qed jiżviluppaw aktar malajr, speċjalment f'pajjiżi żviluppati fejn dan il-fenomenu huwa aktar sinifikanti. Il-manifatturi barranin jinkludu prinċipalment 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, eċċ.
L-iżvilupp tas-silikon karbur fiċ-Ċina kien relattivament tard meta mqabbel ma' pajjiżi żviluppati bħall-Ewropa u l-Amerika. Minn meta nbena l-ewwel forn industrijali għall-manifattura tas-SiC fl-Ewwel Fabbrika tar-Roti tat-Tħin f'Ġunju 1951, iċ-Ċina bdiet tipproduċi silikon karbur. Il-manifatturi domestiċi taċ-ċeramika tas-silikon karbur huma prinċipalment ikkonċentrati fil-Belt ta' Weifang, fil-Provinċja ta' Shandong. Skont il-professjonisti, dan għaliex l-intrapriżi lokali tal-minjieri tal-faħam qed jiffaċċjaw falliment u qed ifittxu trasformazzjoni. Xi kumpaniji introduċew tagħmir rilevanti mill-Ġermanja biex jibdew jirriċerkaw u jipproduċu silikon karbur.ZPC huwa wieħed mill-akbar manifattur ta' karbur tas-silikon sinterizzat bir-reazzjoni.
Ħin tal-posta: 09 ta' Novembru 2024