Katika miaka ya hivi karibuni, semiconductors za kiwanja cha kabaridi ya silikoni zimepokea umakini mkubwa katika tasnia. Hata hivyo, kama nyenzo yenye utendaji wa hali ya juu, kabaridi ya silikoni ni sehemu ndogo tu ya vifaa vya kielektroniki (diodi, vifaa vya umeme). Inaweza pia kutumika kama vichocheo, vifaa vya kukata, vifaa vya kimuundo, vifaa vya macho, vibebaji vya vichocheo, na zaidi. Leo, tunaanzisha zaidi kauri za kabaridi ya silikoni, ambazo zina faida za uthabiti wa kemikali, upinzani wa halijoto ya juu, upinzani wa uchakavu, upinzani wa kutu, upitishaji joto wa juu, mgawo wa upanuzi wa joto la chini, msongamano mdogo, na nguvu ya juu ya mitambo. Zinatumika sana katika nyanja kama vile mashine za kemikali, ulinzi wa nishati na mazingira, semiconductors, madini, ulinzi wa taifa na tasnia ya kijeshi.
Kabidi ya silikoni (SiC)Ina silikoni na kaboni, na ni kiwanja cha kawaida cha kimuundo cha aina nyingi, hasa ikijumuisha aina mbili za fuwele: α – SiC (aina thabiti ya halijoto ya juu) na β – SiC (aina thabiti ya halijoto ya chini). Kuna zaidi ya aina 200 nyingi kwa jumla, kati ya hizo 3C SiC ya β – SiC na 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, na 15R SiC ya α – SiC zinawakilisha.
Muundo wa Viumbe Vingi vya SiC Kielelezo
Wakati halijoto iko chini ya 1600 ℃, SiC ipo katika umbo la β-SiC na inaweza kutayarishwa kutoka kwa mchanganyiko rahisi wa silikoni na kaboni karibu 1450 ℃. Wakati halijoto inapozidi 1600 ℃, β-SiC hubadilika polepole kuwa polimofu mbalimbali za α-SiC. 4H SiC huzalishwa kwa urahisi karibu 2000 ℃; Polimofu zote mbili za 6H na 15R zinahitaji halijoto ya juu zaidi ya 2100 ℃ kwa uundaji rahisi; 6H SiC inaweza kubaki thabiti sana hata katika halijoto inayozidi 2200 ℃, na kuifanya itumike sana katika matumizi ya viwandani.
Kabidi ya silikoni safi ni fuwele isiyo na rangi na uwazi, huku kabidi ya silikoni ya viwandani ikiwa haina rangi, njano hafifu, kijani kibichi, kijani kibichi, bluu hafifu, bluu nyeusi, au hata nyeusi, huku viwango vya uwazi vikipungua. Sekta ya abrasive huainisha kabidi ya silikoni katika aina mbili kulingana na rangi: kabidi ya silikoni nyeusi na kabidi ya silikoni kijani kibichi. Kabidi ya silikoni isiyo na rangi hadi kijani kibichi imeainishwa kama kabidi ya silikoni kijani, huku kabidi ya silikoni bluu nyepesi hadi nyeusi imeainishwa kama kabidi ya silikoni nyeusi. Kabidi ya silikoni nyeusi na kabidi ya silikoni kijani zote ni fuwele za hexagonal za alpha SiC, na poda ndogo ya kabidi ya silikoni kijani kwa ujumla hutumika kama malighafi ya kauri za kabidi ya silikoni.
Utendaji wa Kauri za Kaboni za Silikoni Zilizotayarishwa na Michakato Tofauti
Hata hivyo, kauri za kabaridi za silikoni zina hasara ya uimara mdogo wa kuvunjika na udhaifu mkubwa. Kwa hivyo, katika miaka ya hivi karibuni, kauri zenye mchanganyiko zinazotegemea kauri za kabaridi za silikoni, kama vile uimarishaji wa nyuzi (au masharubu), uimarishaji wa utawanyiko wa chembe tofauti, na nyenzo za utendaji wa gradient, zimeibuka mfululizo, na kuboresha uimara na nguvu ya vifaa vya kibinafsi.
Kama nyenzo ya kauri ya kimuundo yenye utendaji wa hali ya juu, kauri za kabaridi za silikoni zimetumika zaidi katika tanuru zenye joto la juu, madini ya chuma, petrokemikali, vifaa vya elektroniki vya mitambo, anga za juu, ulinzi wa nishati na mazingira, nishati ya nyuklia, magari na nyanja zingine.
Mnamo 2022, ukubwa wa soko la kauri za kimuundo za silicon nchini China unatarajiwa kufikia yuan bilioni 18.2. Kwa upanuzi zaidi wa maeneo ya matumizi na mahitaji ya ukuaji wa chini, inakadiriwa kuwa ukubwa wa soko la kauri za kimuundo za silicon utafikia yuan bilioni 29.6 ifikapo mwaka wa 2025.
Katika siku zijazo, kutokana na kuongezeka kwa kiwango cha kupenya kwa magari mapya ya nishati, nishati, viwanda, mawasiliano na nyanja zingine, pamoja na mahitaji yanayozidi kuwa magumu ya vipengele vya mitambo au vipengele vya kielektroniki vyenye usahihi wa hali ya juu, upinzani mkubwa wa uchakavu, na uaminifu mkubwa katika nyanja mbalimbali, ukubwa wa soko la bidhaa za kauri za silikoni kabaridi unatarajiwa kuendelea kupanuka, miongoni mwao magari mapya ya nishati na fotovoltaiki ni maeneo muhimu ya maendeleo.
Kauri za kabaridi za silikoni hutumika katika tanuru za kauri kutokana na sifa zao bora za kiufundi za halijoto ya juu, upinzani wa moto, na upinzani wa mshtuko wa joto. Miongoni mwao, tanuru za roller hutumika zaidi kwa kukausha, kuunguza, na matibabu ya joto ya vifaa vya elektrodi chanya ya betri ya lithiamu-ion, vifaa vya elektrodi hasi, na elektroliti. Vifaa vya elektrodi chanya na hasi za betri ya lithiamu ni muhimu kwa magari mapya ya nishati. Samani za tanuru za kauri za kabaridi za silikoni ni sehemu muhimu ya tanuru, ambayo inaweza kuboresha uwezo wa uzalishaji wa tanuru na kupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya nishati.
Bidhaa za kauri za kabaridi ya silikoni pia hutumika sana katika vipengele mbalimbali vya magari. Zaidi ya hayo, vifaa vya SiC hutumika zaidi katika PCU (vitengo vya kudhibiti nguvu, kama vile DC/DC iliyo ndani ya bodi) na OBC (vitengo vya kuchaji) vya magari mapya ya nishati. Vifaa vya SiC vinaweza kupunguza uzito na ujazo wa vifaa vya PCU, kupunguza hasara za swichi, na kuboresha halijoto ya kufanya kazi na ufanisi wa mfumo wa vifaa; Pia inawezekana kuongeza kiwango cha nguvu ya kitengo, kurahisisha muundo wa mzunguko, kuboresha msongamano wa nguvu, na kuongeza kasi ya kuchaji wakati wa kuchaji OBC. Kwa sasa, kampuni nyingi za magari kote ulimwenguni zimetumia kabaridi ya silikoni katika mifumo mingi, na utumiaji mkubwa wa kabaridi ya silikoni umekuwa mtindo.
Wakati kauri za silikoni zinapotumika kama nyenzo muhimu za kubeba katika mchakato wa uzalishaji wa seli za volti ya mwanga, bidhaa zinazotokana kama vile vitegemezi vya boti, masanduku ya boti, na viambato vya bomba zina uthabiti mzuri wa joto, haziharibiki zinapotumika katika halijoto ya juu, na hazizalishi uchafuzi hatari. Zinaweza kuchukua nafasi ya vitegemezi vya boti za quartz, masanduku ya boti, na viambato vya bomba vinavyotumika sana, na zina faida kubwa za gharama.
Kwa kuongezea, matarajio ya soko la vifaa vya nguvu vya kaboni ya silikoni yenye mwanga ni mapana. Vifaa vya SiC vina sifa za chini za upinzani, chaji ya lango, na chaji ya urejeshaji wa nyuma. Kutumia SiC Mosfet au SiC Mosfet pamoja na vibadilishaji vya kaboni vya SiC SBD kunaweza kuongeza ufanisi wa ubadilishaji kutoka 96% hadi zaidi ya 99%, kupunguza upotevu wa nishati kwa zaidi ya 50%, na kuongeza maisha ya mzunguko wa vifaa kwa mara 50.
Usanisi wa kauri za kabaridi za silikoni unaweza kufuatiliwa hadi miaka ya 1890, wakati kabaridi ya silikoni ilitumika zaidi kwa vifaa vya kusaga vya mitambo na vifaa vya kupinga. Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya uzalishaji, bidhaa za SiC za teknolojia ya juu zimeendelezwa sana, na nchi kote ulimwenguni zinatilia maanani zaidi ukuaji wa viwanda wa kauri za hali ya juu. Hazijaridhika tena na utayarishaji wa kauri za jadi za kabaridi za silikoni. Makampuni yanayozalisha kauri za teknolojia ya juu yanaendelea kwa kasi zaidi, haswa 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, n.k.
Maendeleo ya karabidi ya silikoni nchini China yalikuwa yamechelewa ikilinganishwa na nchi zilizoendelea kama vile Ulaya na Amerika. Tangu tanuru ya kwanza ya viwanda kwa ajili ya utengenezaji wa SiC ilipojengwa katika Kiwanda cha Kwanza cha Kusaga Gurudumu mnamo Juni 1951, China ilianza kuzalisha karabidi ya silikoni. Watengenezaji wa ndani wa kauri za silikoni wamejikita zaidi katika Jiji la Weifang, Mkoa wa Shandong. Kulingana na wataalamu, hii ni kwa sababu makampuni ya uchimbaji wa makaa ya mawe ya ndani yanakabiliwa na kufilisika na kutafuta mabadiliko. Baadhi ya makampuni yameanzisha vifaa husika kutoka Ujerumani ili kuanza kutafiti na kutengeneza karabidi ya silikoni.ZPC ni mojawapo ya watengenezaji wakubwa wa kabidi ya silikoni yenye mguso.
Muda wa chapisho: Novemba-09-2024