W ostatnich latach półprzewodnicy z węglików krzemu zyskały szerokie uwagę w branży. Jednak jako materiał o wysokiej wydajności, węglik krzemu jest tylko niewielką częścią urządzeń elektronicznych (diody, urządzeń zasilania). Można go również stosować jako ścierne, materiały do cięcia, materiały konstrukcyjne, materiały optyczne, nośniki katalizatora i wiele innych. Dzisiaj wprowadzamy głównie ceramikę węgla krzemu, które mają zalety stabilności chemicznej, oporności w wysokiej temperaturze, odporności na zużycie, odporności na korozję, wysoką przewodność cieplną, niski współczynnik rozszerzania cieplnego, niską gęstość i wysoką wytrzymałość mechaniczną. Są one szeroko stosowane w dziedzinach takich jak maszyny chemiczne, ochrona energii i środowiska, półprzewodniki, metalurgia, obrona narodowa i przemysł wojskowy.
Węglik krzemowy (sic)zawiera krzem i węgiel i jest typowym wielobarnym związkiem strukturalnym, obejmującym głównie dwie kryształowe postacie: α-SIC (stabilny typ temperatury) i β-SIC (stabilny typ w niskiej temperaturze). Istnieje łącznie ponad 200 multi typów, wśród których 3C SIC β - SIC i 2H SIC, 4H SIC, 6H SIC i 15R SIC α - SIC są reprezentatywne.
Rysunek SIC STRUKTURCJA MULTODY
Gdy temperatura jest poniżej 1600 ℃, SIC istnieje w postaci β - SIC i można ją przygotować z prostej mieszaniny krzemu i węgla na około 1450 ℃. Gdy temperatura przekracza 1600 ℃, β - sic powoli przekształca się w różne polimorfy α - sic. 4H SIC można łatwo generować około 2000 ℃; Zarówno polimorfy 6H, jak i 15R wymagają wysokich temperatur powyżej 2100 ℃ dla łatwego tworzenia; 6H SIC może pozostać bardzo stabilne nawet w temperaturach przekraczających 2200 ℃, dzięki czemu jest szeroko stosowany w zastosowaniach przemysłowych.
Pure Silicon Carbide to bezbarwny i przezroczysty kryształ, podczas gdy przemysłowy węglik krzemowy może być bezbarwny, jasnożółty, jasnozielony, ciemnozielony, jasnoniebieski, ciemnoniebieski, a nawet czarny, o zmniejszających się poziomach przezroczystości. Przemysł ścierny podziela węgliek krzemu na dwa typy oparte na kolorze: czarny krzem i zielony krzem. Bezbarwny do ciemnozielonego krzemowego węgliku jest klasyfikowany jako zielony krzem, a jasnoniebieski do czarnego krzemowego węgliku jest klasyfikowany jako czarny krzemowy węglik. Zarówno węgiel krzemowy i zielony krzemowe węglika to zarówno heksagonalne kryształy alfa, a mikro z zielonego krzemowego węgliku jest zwykle stosowany jako surowiec do ceramiki węgla krzemu.
Wydajność ceramiki z węglików krzemowych przygotowywanych przez różne procesy
Jednak ceramika z węglików krzemowych ma wadę niskiej wytrzymałości złamań i wysokiej kruchości. Dlatego w ostatnich latach ceramika kompozytowa oparta na ceramice węglika krzemu, takiej jak wzmocnienie włókien (lub wąsy), heterogeniczne wzmocnienie dyspersji cząstek i gradientowe materiały funkcjonalne, poprawiając wytrzymałość i siłę poszczególnych materiałów.
Jako wysokowydajny strukturalny ceramiczny materiał o wysokiej temperaturze, ceramika węgla krzemu coraz częściej stosuje się w piecach wysokotemperaturowych, metalurgii stalowej, petrochemikaliach, elektronice mechanicznej, lotniczej, energii i ochrony środowiska, energii jądrowej, samochodowej i innych polach.
W 2022 r. Oczekuje się, że wielkość rynku ceramiki strukturalnej węgla krzemu w Chinach osiągnie 18,2 miliarda juanów. Przy dalszym rozszerzeniu pól zastosowań i dalszymi potrzebami wzrostu szacuje się, że wielkość rynku ceramiki strukturalnej z węglika krzemu osiągnie 29,6 miliarda juanów do 2025 r.
W przyszłości, wraz ze wzrostem wskaźnika penetracji nowych pojazdów energetycznych, energii, przemysłu, komunikacji i innych pól, a także coraz bardziej surowych wymagań dotyczących wysokiej, wysokiej odporności na zużycie i wysokiej niezawodności komponentów mechanicznych lub elementów elektronicznych w różnych dziedzinach.
Ceramika węglików krzemu jest stosowana w piecach ceramicznych ze względu na ich doskonałe właściwości mechaniczne w wysokiej temperaturze, odporność na ogień i odporność na wstrząsy termiczne. Wśród nich piece wałkowe są używane głównie do suszenia, spiekania i obróbki cieplnej baterii litowo-jonowej dodatnich materiałów elektrodowych, materiałów elektrodowych ujemnych i elektrolitów. Materiały elektrody dodatnie i ujemne elektrody litowe są niezbędne dla nowych pojazdów energetycznych. Krzemowe meble z pieca z węglików krzemowych jest kluczowym elementem pieców, które mogą poprawić zdolność produkcyjną pieca i znacznie zmniejszyć zużycie energii.
Produkty ceramiczne z węglików krzemowych są również szeroko stosowane w różnych komponentach motoryzacyjnych. Ponadto urządzenia SIC są używane głównie w PCU (jednostki sterujące mocą, takie jak pokład DC/DC) i OBC (jednostki ładujące) nowych pojazdów energetycznych. Urządzenia SIC mogą zmniejszyć wagę i objętość urządzeń PCU, zmniejszyć straty przełączników oraz poprawić temperaturę roboczą i wydajność systemu urządzeń; Możliwe jest również zwiększenie poziomu mocy jednostkowej, uproszczenie struktury obwodu, poprawa gęstości mocy i zwiększenie prędkości ładowania podczas ładowania OBC. Obecnie wiele firm samochodowych na całym świecie używało węgliku krzemu w wielu modelach, a na dużą skalę przyjęcie węglików krzemowych stało się trendem.
Gdy ceramika z węglików krzemowych jest stosowana jako kluczowe materiały nośne w procesie produkcyjnym komórek fotowoltaicznych, powstałe produkty, takie jak podporki łodzi, pudełka łodzi i wyposażenie rur, mają dobrą stabilność termiczną, nie odkształcają się w wysokich temperaturach i nie wytwarzają szkodliwych zanieczyszczeń. Mogą zastąpić powszechnie używane podporki łodzi kwarcowych, pudełka łodzi i wyposażenie rur oraz mają znaczące zalety kosztów.
Ponadto szerokie perspektywy rynkowe dla fotowoltaicznych urządzeń do węglika krzemowego są szerokie. Materiały SIC mają niższe charakterystykę oporu, ładunku bramki i odwrotnego ładunku odzyskiwania. Korzystanie z SIC MOSFET lub SIC MOSFET w połączeniu z falownikami fotowoltaicznymi SIC SIC może zwiększyć wydajność konwersji z 96%do ponad 99%, zmniejszyć utratę energii o ponad 50%i zwiększyć żywotność cyklu sprzętu o 50 razy.
Syntezę ceramiki węgla krzemu można prześledzić do lat 90. XIX wieku, kiedy węglika krzemu była używana głównie do mechanicznych materiałów szlifowania i materiałów opornych. Wraz z opracowywaniem technologii produkcji produkty SIC zaawansowane technologicznie zostały szeroko rozwinięte, a kraje na całym świecie zwracają większą uwagę na uprzemysłowienie zaawansowanej ceramiki. Nie są już zadowoleni z przygotowywania tradycyjnej ceramiki węgla krzemu. Przedsiębiorstwa produkujące ceramikę zaawansowaną technologicznie rozwijają się szybciej, szczególnie w krajach rozwiniętych, w których zjawisko to jest bardziej znaczące. Zagraniczni producenci to głównie Saint Gobain, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Tata Corporation, Coorstek, Kyocera, ASZAC, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., Japan Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics itp.
Rozwój węglików krzemowych w Chinach był stosunkowo późny w porównaniu z krajami rozwiniętymi, takimi jak Europa i Ameryka. Ponieważ pierwszy piec przemysłowy do produkcji SIC został zbudowany w pierwszej fabryce Grinding Wheel w czerwcu 1951 r., Chiny zaczęły produkować krzemowy węglika. Producenci krajowych ceramiki węgla krzemu koncentrują się głównie w mieście Weifang w prowincji Shandong. Według profesjonalistów dzieje się tak, ponieważ lokalne przedsiębiorstwa wydobycia węgla stoją w obliczu upadłości i szukają transformacji. Niektóre firmy wprowadziły odpowiedni sprzęt z Niemiec, aby rozpocząć badanie i produkcję krzemowych węglików.ZPC jest jednym z największych producentów spiekanego krzemowego węglika.
Czas po: 09-2024