V zadnjih letih so polprevodniki iz silicijevega karbida v industriji deležni široke pozornosti. Vendar pa je silicijev karbid kot visokozmogljiv material le majhen del elektronskih naprav (diode, napajalne naprave). Uporablja se lahko tudi kot abrazivi, rezalni materiali, strukturni materiali, optični materiali, nosilci katalizatorja in drugo. Danes uvajamo predvsem keramiko iz silicijevega karbida, ki ima prednosti kemijske stabilnosti, visoke temperaturne odpornosti, odpornosti na obrabo, korozijsko odpornost, visoko toplotno prevodnost, nizko toplotno razširitev koeficienta, nizka gostota in visoko mehansko trdnost. Široko se uporabljajo na področjih, kot so kemični stroji, energetika in varstvo okolja, polprevodniki, metalurgija, nacionalna obramba in vojaška industrija.
Silicijev karbid (sic)Vsebuje silikon in ogljik in je tipična več tipa strukturna spojina, v glavnem vključuje dve kristalni obliki: α-sic (visokotemperaturni stabilen tip) in β-sic (nizkotemperaturni stabilen tip). Skupaj je več kot 200 več tipov, med katerimi so reprezentativni 3C sic β - sic in 2h sic, 4h, 6h sic in 15r sic α - sic.
SLIKA STRUKTA SIC Multibody Struktura
Ko je temperatura pod 1600 ℃, SIC obstaja v obliki β - sic in ga je mogoče pripraviti iz preproste mešanice silicija in ogljika pri približno 1450 ℃. Ko temperatura presega 1600 ℃, se β - sic počasi pretvori v različne polimorfe α - sic. 4H sic se zlahka ustvari okoli 2000 ℃; Oba polimorfa 6H in 15R zahtevata visoke temperature nad 2100 ℃ za enostavno tvorbo; 6H sic lahko ostane zelo stabilen tudi pri temperaturah, ki presegajo 2200 ℃, zaradi česar se pogosto uporablja v industrijskih aplikacijah.
Čisti silikonski karbid je brezbarven in prozoren kristal, medtem ko je industrijski silicijev karbid lahko brezbarven, bledo rumen, svetlo zelena, temno zelena, svetlo modra, temno modra ali celo črna, z znižajočimi nivoji prosoje. Abrazivna industrija razvrsti silicijev karbid v dve vrsti, ki temeljijo na barvi: črnega silicijevega karbida in zelenega silicijevega karbida. Brezbarven do temno zeleni silikonski karbid je razvrščen kot zeleni silicijev karbid, svetlo modro do črni silicijev karbid pa je razvrščen kot črni silicijev karbid. Črni silikonski karbid in zeleni silicijev karbid sta alfa sic šesterokotni kristali, mikro prah iz silicijevega karbida pa se običajno uporablja kot surovina za keramiko silicijevega karbida.
Učinkovitost keramike iz silicijevega karbida, pripravljena z različnimi postopki
Vendar ima keramika iz silicijevega karbida pomanjkljivost žilavosti z majhno zlome in visoke krhljivosti. Zato se je v zadnjih letih sestavljena keramika, ki temelji na keramiki iz silicijevega karbida, kot so ojačitev vlaken (ali viskerja), krepitev razprševanja heterogenih delcev in gradientni funkcionalni materiali, izboljšala, kar je izboljšalo žilavost in moč posameznih materialov.
Kot visokozmogljiv konstrukcijski visokotemperaturni material se je silicijev karbid vse bolj uporabljal v pečenih visokotemperaturnih pečh, jeklenih metalurgiji, petrokemikaliji, mehanski elektroniki, vesoljski, energiji in varstvu z okoljem, jedrskih energijah, avtomobilih in drugih poljih.
Leta 2022 naj bi tržna velikost strukturne keramike silicijevega karbida na Kitajskem dosegla 18,2 milijarde juanov. Z nadaljnjo širitvijo polj za uporabo in potrebami rasti na nižji stopnji se ocenjuje, da bo tržna velikost strukturne keramike silicijevega karbida do leta 2025 dosegla 29,6 milijarde juanov.
V prihodnosti se z naraščajočo stopnjo penetracije novih energetskih vozil, energije, industrije, komunikacij in drugih polj ter vse bolj strogimi zahtevami za visoko natančnost, visoko obrabno odpornost in visoko zanesljivost mehanskih komponent ali elektronskih komponent na različnih področjih, se pričakuje, da se bodo na trgu in fotovoltamiranih ceramičnih izdelkov nadaljevali, med katerimi se razširijo.
Keramika iz silicijevega karbida se uporablja v keramičnih pečeh zaradi odličnih visokotemperaturnih mehanskih lastnosti, požarne odpornosti in odpornosti na toplotni udar. Med njimi se valjčni peči uporabljajo predvsem za sušenje, sintranje in toplotno obdelavo materialov s pozitivnimi elektrodami litij-ionske baterije, materialov z negativnimi elektrodami in elektroliti. Litijevi baterijski pozitivni in negativni elektrodni materiali so nepogrešljivi za nova energetska vozila. Keramično pohištvo iz silicijevega karbida je ključna sestavina peči, ki lahko izboljša zmogljivost proizvodnje peči in znatno zmanjša porabo energije.
Keramični izdelki iz silicijevega karbida se pogosto uporabljajo tudi v različnih avtomobilskih komponentah. Poleg tega se naprave SIC uporabljajo predvsem v PCUS (enotah za nadzor moči, kot so vkrcani DC/DC) in OBC (polnilne enote) novih energetskih vozil. SIC naprave lahko zmanjšajo težo in količino opreme PCU, zmanjšajo izgube stikala in izboljšajo delovno temperaturo in učinkovitost sistema; Možno je tudi zvišati raven moči enote, poenostaviti strukturo vezja, izboljšati gostoto moči in povečati hitrost polnjenja med polnjenjem OBC. Trenutno je veliko avtomobilskih podjetij po vsem svetu uporabljalo silicijev karbid v več modelih, obsežno sprejemanje silicijevega karbida pa je postalo trend.
Kadar se silicijev karbid keramika uporablja kot ključni nosilni materiali v proizvodnem procesu fotonapetostnih celic, imajo nastali izdelki, kot so nosilci čolna, škatle za čolne in cevi, dobro toplotno stabilnost, se ne deformirajo, če se uporabljajo pri visokih temperaturah in ne proizvajajo škodljivih onesnaževal. Lahko nadomestijo najpogosteje uporabljene nosilce kremenčevega čolna, škatle za čolne in okovje cevi ter imajo pomembne stroške prednosti.
Poleg tega so tržne možnosti za fotonapetostne naprave za silicijevo karbid široke. Materiali SIC imajo nižje od upornosti, naboja vrat in značilnosti obratnega naboja obnovitve. Uporaba SIC MOSFET ali SIC MOSFET v kombinaciji s fotonapetostnimi pretvorniki SIC SBD lahko poveča učinkovitost pretvorbe z 96%na več kot 99%, zmanjša izgubo energije za več kot 50%in poveča življenjsko dobo opreme za 50 -krat.
Sintezo keramike iz silicijevega karbida lahko zasledimo do 1890 -ih, ko se je silicijev karbid uporabljal predvsem za mehanske brušene materiale in ognjevzdržne materiale. Z razvojem proizvodne tehnologije so bili široko razviti visokotehnološki izdelki SIC in države po vsem svetu posvečajo več pozornosti industrializaciji napredne keramike. Niso več zadovoljni s pripravo tradicionalne keramike iz silicijevega karbida. Podjetja, ki proizvajajo visokotehnološko keramiko, se hitreje razvijajo, zlasti v razvitih državah, kjer je ta pojav pomembnejši. Tuji proizvajalci vključujejo predvsem Saint Gobain, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, Coorstek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., Japonska posebna Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics, itd.
Razvoj silicijevega karbida na Kitajskem je bil v primerjavi z razvitimi državami, kot sta Evropa in Amerika, razmeroma pozen. Ker je bila prva industrijska peč za proizvodnjo SiC zgrajena v prvi tovarni za brušenje koles junija 1951, je Kitajska začela proizvajati silicijev karbide. Domači proizvajalci keramike iz silicijevega karbida so koncentrirani predvsem v mestu Weifang v provinci Shandong. Po mnenju strokovnjakov je to zato, ker se lokalna podjetja za pridobivanje premoga soočajo s stečajem in iščejo preobrazbo. Nekatera podjetja so iz Nemčije uvedla ustrezno opremo za začetek raziskovanja in proizvodnje silicijevega karbida.ZPC je eden največjih proizvajalcev reakcijskega sintranega silicijevega karbida.
Čas objave: november-09-2024