В последние годы кремниевые карбидные полупроводники привлекли широкое внимание в отрасли. Однако, как высокопроизводительный материал, кремниевый карбид является лишь небольшой частью электронных устройств (диоды, силовые устройства). Его также можно использовать в качестве абразивов, резки материалов, структурных материалов, оптических материалов, носителей катализатора и многого другого. Сегодня мы в основном вводим кремниевую карбид -керамику, которая обладает преимуществами химической стабильности, высокой температурной стойкости, устойчивости к износу, коррозионной стойкости, высокой теплопроводности, низкого коэффициента теплового расширения, низкой плотности и высокой механической прочности. Они широко используются в таких областях, как химический механизм, энергетика и защита окружающей среды, полупроводники, металлургия, национальная оборона и военная промышленность.
Карбид кремния (sic)содержит кремний и углерод, и является типичным много типовым структурным соединением, в основном включающим две кристаллические формы: α-sic (высокотемпературный стабильный тип) и β-sic (низкотемпературный стабильный тип). В целом, существует более 200 мульти -типов, среди которых 3C SIC β - SIC и 2H SIC, 4H SIC, 6H SIC и 15R SIC α - SIC являются репрезентативными.
Рисунок SIC Многомерная структура
Когда температура ниже 1600 ℃, SIC существует в виде β -siC и может быть получена из простой смеси кремния и углерода примерно при 1450 ℃. Когда температура превышает 1600 ℃, β -SIC медленно превращается в различные полиморфы α -sic. 4H SIC легко генерируется примерно в 2000 году; Полиморфы 6H и 15R требуют высоких температур выше 2100 ℃ для легкого образования; 6H SIC может оставаться очень стабильным даже при температуре, превышающих 2200 ℃, что делает его широко используемым в промышленных приложениях.
Чистый кремниевый карбид представляет собой бесцветный и прозрачный кристалл, в то время как промышленный карбид кремния может быть бесцветным, бледно -желтым, светло -зеленым, темно -зеленым, голубого, темно -синим или даже черным, с снижением уровней прозрачности. Абразивная промышленность классифицирует карбид кремния на два типа, основанные на цвете: черный кремниевый карбид и зеленый кремниевый карбид. Бесцветный до темно -зеленого карбида кремния классифицируется как карбид зеленого кремния, в то время как карбид с голубым до черного кремния классифицируется как черный кремниевый карбид. Черный кремниевый карбид и зеленый кремниевый карбид представляют собой альфа -шестиугольные кристаллы, а зеленый кремниевый карбид микробид обычно используется в качестве сырья для кремниевой карбидной керамики.
Производительность керамики из карбида кремния, приготовленная различными процессами
Тем не менее, кремниевая карбид -керамика имеет недостаток в низкой прочности перелома и высокой хрупкости. Поэтому в последние годы композитная керамика, основанная на кремниевой карбидной керамике, такой как усиление волокна (или усы), гетерогенное укрепление дисперсии частиц и функциональные материалы градиента, последовательно улучшились, улучшив прочность и прочность отдельных материалов.
В качестве высокоэффективного структурного керамического высокотемпературного материала кремниевая карбида карбида все чаще применяется в высокотемпературных печи, стальной металлургии, нефтерохимии, механической электронике, аэрокосмической, энергии и экологической защите, ядерной энергии, автомобилях и других полях.
В 2022 году ожидается, что размер рынка карбида карбида в Китае достигнет 18,2 миллиарда юаней. При дальнейшем расширении областей применения и потребностях в росте по течению, предполагается, что размер рынка структурной керамики из карбида кремния к 2025 году достигнет 29,6 млрд юаней.
В будущем, с увеличением уровня проникновения новых энергетических транспортных средств, энергетики, промышленности, общения и других областей, а также все более строгих требований к высокой устойчивости к износу и механических компонентам с высокой надежностью или электронных компонентах в различных областях, ожидается, что размер рынка карбида карбида карбидов, которые будут продолжать расширяться, в области развития и расстройства.
Керамика из карбида кремния используется в керамических печи благодаря их превосходным высокотемпературным механическим свойствам, пожарной стойкостью и сопротивлению тепловым ударом. Среди них роликовые печи в основном используются для сушки, спекания и термообработки материалов положительного электрода литий-ионного аккумулятора, отрицательных электродных материалов и электролитов. Литиевые батареи положительные и отрицательные электродные материалы необходимы для новых энергетических транспортных средств. Керамическая печь кремния кремния является ключевым компонентом печей, который может улучшить производственную мощность печи и значительно снизить потребление энергии.
Керамические изделия из карбида кремния также широко используются в различных автомобильных компонентах. Кроме того, устройства SIC в основном используются в PCU (блоки управления энергопотреблением, такие как встроенный DC/DC) и OBC (зарядные единицы) новых энергетических транспортных средств. Устройства SIC могут снизить вес и объем оборудования PCU, уменьшить потери переключения и повысить рабочую температуру и эффективность системы устройств; Также возможно повысить уровень мощности единицы, упростить структуру цепи, улучшить плотность мощности и увеличить скорость зарядки во время зарядки OBC. В настоящее время многие автомобильные компании по всему миру использовали кремниевый карбид в нескольких моделях, а крупномасштабное внедрение карбида кремния стало тенденцией.
Когда кремниевые карбид -керамики используются в качестве ключевых материалов для носителей в производственном процессе фотоэлектрических ячеек, полученные продукты, такие как лодочные опоры, ящики для лодок и фитинги труб, имеют хорошую тепловую стабильность, не деформируются при использовании при высоких температурах и не производят вредные загрязнители. Они могут заменить обычно используемые опор кварцевых лодок, лодочные ящики и трубные фитинги, а также иметь значительные преимущества затрат.
Кроме того, перспективы рынка для фотоэлектрических силовых карбидных устройств являются широкими. Материалы SIC имеют более низкий уровень сопротивления, заряда затвора и характеристик заряда обратного восстановления. Использование MOSFET SIC или SIC MOSFET в сочетании с фотоэлектрическими инверторами SIC SIC может повысить эффективность конверсии с 96%до более 99%, снизить потерю энергии более чем на 50%и увеличить срок службы цикла оборудования на 50 раз.
Синтез кремниевой карбидной керамики можно проследить до 1890 -х годов, когда кремниевый карбид использовался в основном для механических измельчающих материалов и рефрактерных материалов. В связи с разработкой технологий производства высокотехнологичные продукты SIC были широко развиты, а страны по всему миру уделяют больше внимания индустриализации передовой керамики. Они больше не довольны подготовкой традиционной кремниевой карбидной керамики. Предприятия, производящие высокотехнологичную керамику, развиваются быстрее, особенно в развитых странах, где это явление является более значительным. Иностранные производители в основном включают Сент -Гобейн, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, Coorstek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., Япония Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics и т. Д.
Развитие карбида кремния в Китае было относительно поздно по сравнению с развитыми странами, такими как Европа и Америка. С тех пор, как в июне 1951 года была построена первая промышленная печь для производства SIC, Китай начал производить кремниевый карбид. Домашние производители кремниевой карбидной керамики в основном сосредоточены в городе Вайфанг, провинция Шаньдун. По словам профессионалов, это связано с тем, что местные предприятия по добыче угольной промышленности сталкиваются с банкротством и стремятся к преобразованию. Некоторые компании представили соответствующее оборудование из Германии, чтобы начать исследовать и производить карбид кремния.ZPC является одним из крупнейших производителя реакции, спеченного кремниевого карбида.
Время сообщения: ноябрь-09-2024