Nos últimos anos, os semicondutores compostos de carboneto de silício receberam atenção generalizada no setor. No entanto, como material de alto desempenho, o carboneto de silício é apenas uma pequena parte de dispositivos eletrônicos (diodos, dispositivos de energia). Também pode ser usado como abrasivos, materiais de corte, materiais estruturais, materiais ópticos, portadores de catalisador e muito mais. Hoje, introduzimos principalmente a cerâmica de carboneto de silício, que têm vantagens de estabilidade química, resistência à alta temperatura, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, alta condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica, baixa densidade e alta resistência mecânica. Eles são amplamente utilizados em campos como máquinas químicas, energia e proteção ambiental, semicondutores, metalurgia, defesa nacional e indústria militar.
Carboneto de silício (sic)Contém silício e carbono e é um composto estrutural de vários tipos típicos, incluindo principalmente duas formas de cristal: α-SiC (tipo estável de alta temperatura) e β-SiC (tipo estável de baixa temperatura). Existem mais de 200 tipos multi no total, entre os quais o 3C SiC de β - sic e 2H sic, 4H sic, 6H sic e 15r siC de α - sic são representativos.
Figura SiC Multibory Structure
Quando a temperatura está abaixo de 1600 ℃, o SiC existe na forma de β - sic e pode ser preparado a partir de uma simples mistura de silício e carbono a cerca de 1450 ℃. Quando a temperatura excede 1600 ℃, β - SiC se transforma lentamente em vários polimorfos de α - sic. 4H SIC é facilmente gerado em torno de 2000 ℃; Os polimorfos 6H e 15R requerem altas temperaturas acima de 2100 ℃ para facilitar a formação; O 6H SIC pode permanecer muito estável, mesmo em temperaturas superiores a 2200 ℃, tornando -o amplamente utilizado em aplicações industriais.
O carboneto de silício puro é um cristal incolor e transparente, enquanto o carboneto de silício industrial pode ser incolor, amarelo pálido, verde claro, verde escuro, azul claro, azul escuro ou até preto, com níveis de transparência decrescentes. A indústria abrasiva categoriza o carboneto de silício em dois tipos baseados na cor: carboneto de silício preto e carboneto de silício verde. O carboneto de silicone verde incolor a escuro é classificado como carboneto de silício verde, enquanto o carboneto de silício de azul claro a preto é classificado como carboneto de silício preto. O carboneto de silício preto e o carboneto de silício verde são cristais hexagonais alfa sic e o micro pó de carboneto de silício verde é geralmente usado como matéria -prima para cerâmica de carboneto de silício.
Desempenho da cerâmica de carboneto de silício preparada por diferentes processos
No entanto, a cerâmica de carboneto de silício tem a desvantagem de baixa resistência à fratura e alta fragilidade. Portanto, nos últimos anos, a cerâmica composta baseada na cerâmica do carboneto de silício, como reforço de fibra (ou bigode), fortalecimento heterogêneo de dispersão de partículas e materiais funcionais gradientes, emergiram sucessivamente, melhorando a resistência e a força dos materiais individuais.
Como material de alta temperatura de alta temperatura de alta temperatura, a cerâmica de carboneto de silício tem sido cada vez mais aplicada em fornos de alta temperatura, metalurgia de aço, petroquímicos, eletrônicos mecânicos, aeroespacial, proteção ambiental e ambiental, energia nuclear, automóveis e outros campos.
Em 2022, espera -se que o tamanho do mercado da cerâmica estrutural de carboneto de silício na China atinja 18,2 bilhões de yuan. Com maior expansão dos campos de aplicação e necessidades de crescimento a jusante, estima -se que o tamanho do mercado da cerâmica estrutural de carboneto de silício atinja 29,6 bilhões de yuan até 2025.
In the future, with the increasing penetration rate of new energy vehicles, energy, industry, communication and other fields, as well as the increasingly strict requirements for high-precision, high wear resistance, and high reliability mechanical components or electronic components in various fields, the market size of silicon carbide ceramic products is expected to continue to expand, among which new energy vehicles and photovoltaics are important development areas.
A cerâmica de carboneto de silício é usada em fornos de cerâmica devido à sua excelente propriedade mecânica de alta temperatura, resistência ao incêndio e resistência ao choque térmico. Entre eles, os fornos de rolos são usados principalmente para secagem, sinterização e tratamento térmico de materiais de eletrodo positivos para a bateria de íons de lítio, materiais de eletrodo negativo e eletrólitos. Os materiais de eletrodo positivos e negativos da bateria de lítio são indispensáveis para novos veículos de energia. Os móveis de forno cerâmica de carboneto de silício são um componente essencial dos fornos, que pode melhorar a capacidade de produção do forno e reduzir significativamente o consumo de energia.
Os produtos cerâmicos de carboneto de silício também são amplamente utilizados em vários componentes automotivos. Além disso, os dispositivos SiC são usados principalmente em PCUs (unidades de controle de energia, como DC/DC a bordo) e OBCs (unidades de carregamento) de novos veículos energéticos. Os dispositivos SiC podem reduzir o peso e o volume de equipamentos de PCU, reduzir as perdas de interruptor e melhorar a temperatura de trabalho e a eficiência do sistema dos dispositivos; Também é possível aumentar o nível de potência da unidade, simplificar a estrutura do circuito, melhorar a densidade de potência e aumentar a velocidade de carregamento durante o carregamento da OBC. Atualmente, muitas empresas de automóveis em todo o mundo usaram carboneto de silício em vários modelos, e a adoção em larga escala do carboneto de silício se tornou uma tendência.
Quando a cerâmica de carboneto de silício é usada como materiais de transportadora -chave no processo de produção de células fotovoltaicas, os produtos resultantes, como suportes de barco, caixas de barco e acessórios de tubos, têm boa estabilidade térmica, não se deformam quando usados em altas temperaturas e não produzem poluentes prejudiciais. Eles podem substituir os suportes de barcos de quartzo comumente usados, caixas de barco e acessórios de tubos e ter vantagens de custo significativas.
Além disso, as perspectivas de mercado para dispositivos de energia de carboneto de silício fotovoltaicos são amplos. Os materiais SiC têm mais baixa resistência, carga do portão e características de carga de recuperação reversa. O uso de MOSFET SIC ou MOSFET SIC combinado com inversores fotovoltaicos SiC SBD pode aumentar a eficiência da conversão de 96%para mais de 99%, reduzir a perda de energia em mais de 50%e aumentar o ciclo do equipamento em 50 vezes.
A síntese da cerâmica de carboneto de silício pode ser rastreada até a década de 1890, quando o carboneto de silício foi usado principalmente para materiais de moagem mecânica e materiais refratários. Com o desenvolvimento da tecnologia de produção, os produtos de alta tecnologia foram amplamente desenvolvidos e países ao redor do mundo estão prestando mais atenção à industrialização de cerâmica avançada. Eles não estão mais satisfeitos com a preparação da cerâmica tradicional de carboneto de silício. As empresas que produzem cerâmica de alta tecnologia estão se desenvolvendo mais rapidamente, especialmente em países desenvolvidos, onde esse fenômeno é mais significativo. Os fabricantes estrangeiros incluem principalmente Saint Gobain, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, Coorstek, Kyocera, Aszac, Japão Jingke Ceramics Co., Ltd., Japan Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics, etc.
O desenvolvimento do carboneto de silício na China foi relativamente tarde em comparação com países desenvolvidos como a Europa e a América. Desde que o primeiro forno industrial para fabricação SIC foi construído na primeira fábrica de rodas em junho de 1951, a China começou a produzir carboneto de silício. Os fabricantes domésticos de cerâmica de carboneto de silício estão concentrados principalmente na cidade de Weifang, província de Shandong. Segundo os profissionais, isso ocorre porque as empresas locais de mineração de carvão estão enfrentando falência e buscando transformação. Algumas empresas introduziram equipamentos relevantes da Alemanha para começar a pesquisar e produzir carboneto de silício.O ZPC é um dos maiores fabricantes de carboneto de silício sinterizado de reação.
Hora de postagem: Nov-09-2024