हालैका वर्षहरूमा, सिलिकन कार्बाइड कम्पाउन्ड सेमीकन्डक्टरहरूले उद्योगमा व्यापक ध्यान पाएका छन्। यद्यपि, उच्च-प्रदर्शन सामग्रीको रूपमा, सिलिकन कार्बाइड इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू (डायोडहरू, पावर उपकरणहरू) को एक सानो भाग मात्र हो। यसलाई घर्षण, काट्ने सामग्री, संरचनात्मक सामग्री, अप्टिकल सामग्री, उत्प्रेरक वाहकहरू, र थपको रूपमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। आज, हामी मुख्यतया सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू प्रस्तुत गर्छौं, जसमा रासायनिक स्थिरता, उच्च तापक्रम प्रतिरोध, पहिरन प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, उच्च थर्मल चालकता, कम थर्मल विस्तार गुणांक, कम घनत्व, र उच्च यांत्रिक शक्ति जस्ता फाइदाहरू छन्। तिनीहरू रासायनिक मेसिनरी, ऊर्जा र वातावरणीय संरक्षण, अर्धचालक, धातु विज्ञान, राष्ट्रिय रक्षा र सैन्य उद्योग जस्ता क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
सिलिकन कार्बाइड (SiC)सिलिकन र कार्बन समावेश गर्दछ, र यो एक विशिष्ट बहु-प्रकारको संरचनात्मक यौगिक हो, जसमा मुख्यतया दुई क्रिस्टल रूपहरू समावेश छन्: α – SiC (उच्च-तापमान स्थिर प्रकार) र β – SiC (कम-तापमान स्थिर प्रकार)। कुल २०० भन्दा बढी बहु-प्रकारहरू छन्, जसमध्ये β – SiC को 3C SiC र α – SiC को 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, र 15R SiC प्रतिनिधि हुन्।
चित्र SiC बहुबडी संरचना
जब तापक्रम १६०० ℃ भन्दा कम हुन्छ, SiC β – SiC को रूपमा अवस्थित हुन्छ र लगभग १४५० ℃ मा सिलिकन र कार्बनको साधारण मिश्रणबाट तयार गर्न सकिन्छ। जब तापक्रम १६०० ℃ भन्दा बढी हुन्छ, β – SiC बिस्तारै α – SiC को विभिन्न बहुरूपहरूमा रूपान्तरण हुन्छ। 4H SiC लगभग २००० ℃ मा सजिलै उत्पन्न हुन्छ; 6H र 15R दुवै बहुरूपहरूलाई सजिलो गठनको लागि २१०० ℃ भन्दा माथिको उच्च तापक्रम चाहिन्छ; 6H SiC २२०० ℃ भन्दा माथिको तापक्रममा पनि धेरै स्थिर रहन सक्छ, जसले गर्दा यसलाई औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
शुद्ध सिलिकन कार्बाइड एक रंगहीन र पारदर्शी क्रिस्टल हो, जबकि औद्योगिक सिलिकन कार्बाइड रंगहीन, फिक्का पहेंलो, हल्का हरियो, गाढा हरियो, हल्का नीलो, गाढा नीलो, वा कालो पनि हुन सक्छ, पारदर्शिता स्तर घट्दै जाँदा। घर्षण उद्योगले रंगको आधारमा सिलिकन कार्बाइडलाई दुई प्रकारमा वर्गीकृत गर्दछ: कालो सिलिकन कार्बाइड र हरियो सिलिकन कार्बाइड। रंगहीन देखि गाढा हरियो सिलिकन कार्बाइडलाई हरियो सिलिकन कार्बाइडको रूपमा वर्गीकृत गरिएको छ, जबकि हल्का नीलो देखि कालो सिलिकन कार्बाइडलाई कालो सिलिकन कार्बाइडको रूपमा वर्गीकृत गरिएको छ। कालो सिलिकन कार्बाइड र हरियो सिलिकन कार्बाइड दुवै अल्फा SiC हेक्सागोनल क्रिस्टल हुन्, र हरियो सिलिकन कार्बाइड माइक्रो पाउडर सामान्यतया सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको लागि कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
विभिन्न प्रक्रियाहरूद्वारा तयार पारिएको सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको प्रदर्शन
यद्यपि, सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकमा कम फ्र्याक्चर कठोरता र उच्च भंगुरताको बेफाइदा छ। त्यसकारण, हालका वर्षहरूमा, सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकमा आधारित कम्पोजिट सिरेमिकहरू, जस्तै फाइबर (वा व्हिस्कर) सुदृढीकरण, विषम कण फैलावट बलियो बनाउने, र ग्रेडियन्ट कार्यात्मक सामग्रीहरू, क्रमिक रूपमा देखा परेका छन्, जसले व्यक्तिगत सामग्रीहरूको कठोरता र बल सुधार गर्दछ।
उच्च-प्रदर्शन संरचनात्मक सिरेमिक उच्च-तापमान सामग्रीको रूपमा, सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू उच्च-तापमान भट्टीहरू, स्टील धातु विज्ञान, पेट्रोकेमिकल्स, मेकानिकल इलेक्ट्रोनिक्स, एयरोस्पेस, ऊर्जा र वातावरणीय संरक्षण, आणविक ऊर्जा, अटोमोबाइल र अन्य क्षेत्रहरूमा बढ्दो रूपमा प्रयोग गरिएको छ।
२०२२ मा, चीनमा सिलिकन कार्बाइड स्ट्रक्चरल सिरेमिकको बजार आकार १८.२ बिलियन युआन पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ। अनुप्रयोग क्षेत्रहरूको थप विस्तार र डाउनस्ट्रीम वृद्धि आवश्यकताहरूसँगै, २०२५ सम्ममा सिलिकन कार्बाइड स्ट्रक्चरल सिरेमिकको बजार आकार २९.६ बिलियन युआन पुग्ने अनुमान गरिएको छ।
भविष्यमा, नयाँ ऊर्जा सवारी साधन, ऊर्जा, उद्योग, सञ्चार र अन्य क्षेत्रहरूको बढ्दो प्रवेश दर, साथै विभिन्न क्षेत्रहरूमा उच्च-परिशुद्धता, उच्च पहिरन प्रतिरोध, र उच्च विश्वसनीयता मेकानिकल कम्पोनेन्ट वा इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरूको लागि बढ्दो कडा आवश्यकताहरूसँगै, सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादनहरूको बजार आकार विस्तार हुने अपेक्षा गरिएको छ, जसमध्ये नयाँ ऊर्जा सवारी साधन र फोटोभोल्टाइक्स महत्त्वपूर्ण विकास क्षेत्रहरू हुन्।
सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू उत्कृष्ट उच्च-तापमान मेकानिकल गुणहरू, आगो प्रतिरोध, र थर्मल झट्का प्रतिरोधको कारणले सिरेमिक भट्टीहरूमा प्रयोग गरिन्छ। ती मध्ये, रोलर भट्टीहरू मुख्यतया लिथियम-आयन ब्याट्री सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरू, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरू, र इलेक्ट्रोलाइटहरूको सुकाउने, सिंटरिंग र ताप उपचारको लागि प्रयोग गरिन्छ। लिथियम ब्याट्री सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरू नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको लागि अपरिहार्य छन्। सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक भट्टी फर्निचर भट्टीहरूको एक प्रमुख घटक हो, जसले भट्टी उत्पादन क्षमता सुधार गर्न सक्छ र ऊर्जा खपतलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्छ।
सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादनहरू विभिन्न अटोमोटिभ कम्पोनेन्टहरूमा पनि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यसको अतिरिक्त, SiC उपकरणहरू मुख्यतया नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको PCUs (पावर कन्ट्रोल युनिटहरू, जस्तै अन-बोर्ड DC/DC) र OBCs (चार्जिङ युनिटहरू) मा प्रयोग गरिन्छ। SiC उपकरणहरूले PCU उपकरणहरूको तौल र भोल्युम घटाउन, स्विच हानि कम गर्न, र उपकरणहरूको काम गर्ने तापक्रम र प्रणाली दक्षता सुधार गर्न सक्छ; OBC चार्जिङको समयमा युनिट पावर स्तर बढाउन, सर्किट संरचनालाई सरल बनाउन, पावर घनत्व सुधार गर्न र चार्जिङ गति बढाउन पनि सम्भव छ। हाल, विश्वभरका धेरै कार कम्पनीहरूले धेरै मोडेलहरूमा सिलिकन कार्बाइड प्रयोग गरेका छन्, र सिलिकन कार्बाइडको ठूलो मात्रामा अपनाउने प्रवृत्ति बनेको छ।
फोटोभोल्टिक कोषहरूको उत्पादन प्रक्रियामा सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू प्रमुख वाहक सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्दा, डुङ्गा समर्थन, डुङ्गा बक्सहरू, र पाइप फिटिंग जस्ता परिणामस्वरूप उत्पादनहरूमा राम्रो थर्मल स्थिरता हुन्छ, उच्च तापक्रममा प्रयोग गर्दा विकृत हुँदैन, र हानिकारक प्रदूषकहरू उत्पादन गर्दैन। तिनीहरूले सामान्यतया प्रयोग हुने क्वार्ट्ज डुङ्गा समर्थन, डुङ्गा बक्सहरू, र पाइप फिटिंगहरू प्रतिस्थापन गर्न सक्छन्, र महत्त्वपूर्ण लागत फाइदाहरू छन्।
यसको अतिरिक्त, फोटोभोल्टिक सिलिकन कार्बाइड पावर उपकरणहरूको बजार सम्भावनाहरू फराकिलो छन्। SiC सामग्रीहरूमा कम प्रतिरोध, गेट चार्ज, र रिभर्स रिकभरी चार्ज विशेषताहरू छन्। SiC Mosfet वा SiC Mosfet लाई SiC SBD फोटोभोल्टिक इन्भर्टरहरूसँग मिलाएर प्रयोग गर्नाले रूपान्तरण दक्षता ९६% बाट ९९% भन्दा बढीमा बढाउन सकिन्छ, ऊर्जा क्षति ५०% भन्दा बढीले घटाउन सकिन्छ, र उपकरण चक्र जीवन ५० गुणाले बढाउन सकिन्छ।
सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको संश्लेषण १८९० को दशकमा पत्ता लगाउन सकिन्छ, जब सिलिकन कार्बाइड मुख्यतया मेकानिकल ग्राइन्डिङ सामग्री र रिफ्रेक्टरी सामग्रीहरूको लागि प्रयोग गरिन्थ्यो। उत्पादन प्रविधिको विकाससँगै, उच्च-प्रविधियुक्त SiC उत्पादनहरू व्यापक रूपमा विकसित भएका छन्, र विश्वभरका देशहरूले उन्नत सिरेमिकको औद्योगिकीकरणमा बढी ध्यान दिइरहेका छन्। तिनीहरू अब परम्परागत सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको तयारीबाट सन्तुष्ट छैनन्। उच्च-प्रविधियुक्त सिरेमिक उत्पादन गर्ने उद्यमहरू द्रुत गतिमा विकास भइरहेका छन्, विशेष गरी विकसित देशहरूमा जहाँ यो घटना बढी महत्त्वपूर्ण छ। विदेशी निर्माताहरूमा मुख्यतया सेन्ट गोबेन, ३एम, सेरामटेक, आइबिडेन, शुङ्क, नारिता समूह, टोटो कर्पोरेशन, कूर्सटेक, क्योसेरा, एस्जाक, जापान जिङ्के सिरेमिक कं, लिमिटेड, जापान स्पेशल सिरेमिक कं, लिमिटेड, आईपीएस सिरेमिक, आदि समावेश छन्।
युरोप र अमेरिका जस्ता विकसित देशहरूको तुलनामा चीनमा सिलिकन कार्बाइडको विकास अपेक्षाकृत ढिलो भएको थियो। जुन १९५१ मा पहिलो ग्राइन्डिङ ह्वील कारखानामा SiC उत्पादनको लागि पहिलो औद्योगिक भट्टी निर्माण भएदेखि, चीनले सिलिकन कार्बाइड उत्पादन गर्न थाल्यो। सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकका घरेलु उत्पादकहरू मुख्यतया शान्डोङ प्रान्तको वेइफाङ शहरमा केन्द्रित छन्। पेशेवरहरूका अनुसार, यो किनभने स्थानीय कोइला खानी उद्यमहरू दिवालियापनको सामना गरिरहेका छन् र रूपान्तरण खोजिरहेका छन्। केही कम्पनीहरूले सिलिकन कार्बाइडको अनुसन्धान र उत्पादन सुरु गर्न जर्मनीबाट सान्दर्भिक उपकरणहरू ल्याएका छन्।ZPC प्रतिक्रिया सिन्टर्ड सिलिकन कार्बाइडको सबैभन्दा ठूलो निर्माता मध्ये एक हो।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-०९-२०२४