Katika miaka ya hivi karibuni, semiconductors ya kiwanja cha silicon imepokea umakini mkubwa katika tasnia. Walakini, kama nyenzo ya utendaji wa juu, carbudi ya silicon ni sehemu ndogo tu ya vifaa vya elektroniki (diode, vifaa vya nguvu). Inaweza pia kutumika kama abrasives, vifaa vya kukata, vifaa vya miundo, vifaa vya macho, vibebaji vya kichocheo, na zaidi. Leo, tunatanguliza hasa kauri za kaboni za silicon, ambazo zina faida za utulivu wa kemikali, upinzani wa joto la juu, upinzani wa kuvaa, upinzani wa kutu, conductivity ya juu ya mafuta, mgawo wa chini wa upanuzi wa mafuta, msongamano mdogo, na nguvu ya juu ya mitambo. Zinatumika sana katika nyanja kama vile mashine za kemikali, ulinzi wa nishati na mazingira, halvledare, madini, ulinzi wa kitaifa na tasnia ya kijeshi.
Silicon carbudi (SiC)ina silicon na kaboni, na ni kiwanja cha kawaida cha miundo ya aina nyingi, haswa ikiwa ni pamoja na aina mbili za fuwele: α - SiC (aina ya hali ya juu ya joto) na β - SiC (aina ya utulivu wa joto la chini). Kuna aina zaidi ya 200 kwa jumla, kati ya hizo 3C SiC ya β - SiC na 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, na 15R SiC ya α - SiC ni mwakilishi.
Kielelezo SiC Multibody Muundo
Halijoto ikiwa chini ya 1600 ℃, SiC inapatikana katika umbo la β – SiC na inaweza kutayarishwa kutoka kwa mchanganyiko rahisi wa silicon na kaboni karibu 1450 ℃. Halijoto inapozidi 1600 ℃, β – SiC hubadilika polepole kuwa polimafu mbalimbali za α – SiC. 4H SiC inazalishwa kwa urahisi karibu 2000 ℃; Polimafu za 6H na 15R zote zinahitaji joto la juu zaidi ya 2100 ℃ kwa uundaji rahisi; 6H SiC inaweza kubaki thabiti hata kwa joto linalozidi 2200 ℃, na kuifanya itumike sana katika matumizi ya viwandani.
Kabidi safi ya silikoni ni fuwele isiyo na rangi na uwazi, wakati silicon ya silicon ya viwandani inaweza kuwa isiyo na rangi, njano iliyofifia, kijani kibichi, kijani kibichi, samawati iliyokolea, bluu iliyokolea, au hata nyeusi, na kupungua kwa viwango vya uwazi. Sekta ya abrasive inaainisha silicon carbudi katika aina mbili kulingana na rangi: silicon nyeusi carbudi na kijani silicon carbudi. CARBIDE ya silikoni isiyo na rangi hadi kijani kibichi imeainishwa kama kaboni ya silicon ya kijani, ilhali buluu isiyokolea hadi silicon nyeusi inaainishwa kama kaboni ya silikoni nyeusi. CARBIDE nyeusi ya silikoni na silicon ya kijani ni fuwele za alpha SiC zenye pembe sita, na poda ndogo ya silicon ya kijani kwa ujumla hutumiwa kama malighafi ya keramik ya silicon ya CARBIDE.
Utendaji wa Keramik ya Silicon Carbide Imetayarishwa na Michakato Tofauti
Hata hivyo, keramik ya carbudi ya silicon ina hasara ya ugumu wa chini wa fracture na brittleness ya juu. Kwa hivyo, katika miaka ya hivi karibuni, kauri za mchanganyiko kulingana na kauri za silicon, kama vile uimarishaji wa nyuzi (au whisker), uimarishaji wa mtawanyiko wa chembe tofauti, na nyenzo za utendaji wa gradient, zimeibuka mfululizo, na kuboresha ushupavu na nguvu ya nyenzo za kibinafsi.
Kama nyenzo ya utendakazi wa hali ya juu ya kauri ya joto, kauri za silicon zimezidi kutumika katika tanuu zenye joto la juu, madini ya chuma, kemikali za petroli, vifaa vya elektroniki vya mitambo, anga, nishati na ulinzi wa mazingira, nishati ya nyuklia, magari na nyanja zingine.
Mnamo 2022, saizi ya soko ya kauri za muundo wa silicon carbide nchini Uchina inatarajiwa kufikia yuan bilioni 18.2. Kwa upanuzi zaidi wa nyanja za maombi na mahitaji ya ukuaji wa chini ya mkondo, inakadiriwa kuwa saizi ya soko ya kauri za muundo wa silicon carbide itafikia yuan bilioni 29.6 ifikapo 2025.
Katika siku zijazo, pamoja na kuongezeka kwa kiwango cha kupenya kwa magari mapya ya nishati, nishati, tasnia, mawasiliano na nyanja zingine, pamoja na mahitaji yanayozidi kuwa madhubuti ya usahihi wa hali ya juu, upinzani wa kuvaa sana, na vifaa vya kuaminika vya juu vya mitambo au vifaa vya elektroniki katika nyanja mbali mbali, saizi ya soko ya bidhaa za kauri za silicon inatarajiwa kuendelea kupanuka, kati ya ambayo magari ya nishati mpya na picha za volkeno ni maeneo muhimu ya maendeleo.
Keramik ya silicon ya carbide hutumiwa katika tanuu za kauri kutokana na sifa bora za mitambo ya hali ya juu ya joto, upinzani wa moto, na upinzani wa mshtuko wa joto. Miongoni mwao, tanuu za roller hutumiwa hasa kwa kukausha, kuchemsha, na matibabu ya joto ya vifaa vya electrode chanya ya betri ya lithiamu-ioni, vifaa vya electrode hasi, na elektroliti. Nyenzo za elektrodi chanya na hasi za betri ya lithiamu ni muhimu kwa magari mapya ya nishati. Samani za tanuru za kauri za silicon carbide ni sehemu muhimu ya tanuu, ambazo zinaweza kuboresha uwezo wa uzalishaji wa tanuru na kupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya nishati.
Bidhaa za kauri za silicon carbide pia hutumiwa sana katika vipengele mbalimbali vya magari. Kwa kuongeza, vifaa vya SiC hutumiwa hasa katika PCU (vitengo vya kudhibiti nguvu, kama vile DC/DC kwenye ubao) na OBC (vitengo vya kuchaji) vya magari mapya ya nishati. Vifaa vya SiC vinaweza kupunguza uzito na kiasi cha vifaa vya PCU, kupunguza hasara za kubadili, na kuboresha joto la kazi na ufanisi wa mfumo wa vifaa; Inawezekana pia kuongeza kiwango cha nguvu cha kitengo, kurahisisha muundo wa mzunguko, kuboresha msongamano wa nguvu, na kuongeza kasi ya kuchaji wakati wa kuchaji OBC. Kwa sasa, makampuni mengi ya magari duniani kote yametumia carbudi ya silicon katika mifano nyingi, na kupitishwa kwa kiasi kikubwa cha carbudi ya silicon imekuwa mwenendo.
Wakati keramik ya silicon ya carbide inapotumiwa kama nyenzo kuu za kubeba katika mchakato wa uzalishaji wa seli za photovoltaic, bidhaa zinazotokana kama vile vihimili vya mashua, masanduku ya mashua na viunga vya mabomba huwa na uthabiti mzuri wa mafuta, haziharibika zinapotumiwa kwa joto la juu, na hazitoi vichafuzi hatari. Wanaweza kuchukua nafasi ya vihimili vya mashua ya quartz vinavyotumika kawaida, masanduku ya mashua na viambatisho vya mabomba, na kuwa na faida kubwa za gharama.
Kwa kuongeza, matarajio ya soko ya vifaa vya umeme vya silicon ya photovoltaic ni pana. Nyenzo za SiC zina upinzani mdogo, malipo ya lango, na sifa za kurejesha nyuma. Kutumia SiC Mosfet au SiC Mosfet pamoja na vibadilishaji vibadilishaji picha vya SiC SBD kunaweza kuongeza ufanisi wa ubadilishaji kutoka 96% hadi zaidi ya 99%, kupunguza upotezaji wa nishati kwa zaidi ya 50%, na kuongeza maisha ya mzunguko wa vifaa kwa mara 50.
Usanisi wa kauri za silicon carbide unaweza kufuatiliwa nyuma hadi miaka ya 1890, wakati silicon carbudi ilitumiwa hasa kwa vifaa vya kusaga mitambo na vifaa vya kinzani. Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya uzalishaji, bidhaa za teknolojia ya juu za SiC zimeendelezwa sana, na nchi duniani kote zinatilia maanani zaidi ukuaji wa viwanda wa kauri za hali ya juu. Hawajaridhika tena na utayarishaji wa keramik za jadi za silicon. Biashara zinazozalisha keramik za teknolojia ya juu zinaendelea kwa kasi zaidi, hasa katika nchi zilizoendelea ambapo jambo hili ni muhimu zaidi. Watengenezaji wa kigeni hasa ni pamoja na Saint Gobain, 3M, CeramTec, IBIDEN, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, CoorsTek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., Japan Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics, nk.
Maendeleo ya silicon carbide nchini China yalikuwa ya kuchelewa ikilinganishwa na nchi zilizoendelea kama vile Ulaya na Amerika. Tangu tanuru ya kwanza ya viwanda kwa ajili ya utengenezaji wa SiC ilijengwa katika Kiwanda cha Kwanza cha Magurudumu ya Kusaga mnamo Juni 1951, China ilianza kuzalisha silicon carbide. Watengenezaji wa ndani wa kauri za silicon carbide wamejilimbikizia zaidi katika Jiji la Weifang, Mkoa wa Shandong. Kulingana na wataalamu, hii ni kwa sababu makampuni ya ndani ya uchimbaji madini ya makaa ya mawe yanakabiliwa na kufilisika na kutafuta mabadiliko. Baadhi ya makampuni yameanzisha vifaa muhimu kutoka Ujerumani ili kuanza kutafiti na kutengeneza silicon carbudi.ZPC ni moja wapo ya watengenezaji wakubwa wa CARBIDE ya sintered ya silicon.
Muda wa kutuma: Nov-09-2024