ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเซมิคอนดักเตอร์ของซิลิกอนคาร์ไบด์ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตามในฐานะที่เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (ไดโอดอุปกรณ์พลังงาน) นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นสารกัดกร่อนวัสดุตัดวัสดุโครงสร้างวัสดุออปติคัลผู้ให้บริการตัวเร่งปฏิกิริยาและอื่น ๆ วันนี้เราส่วนใหญ่แนะนำเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ซึ่งมีข้อดีของความเสถียรทางเคมีความต้านทานอุณหภูมิสูงความต้านทานการสึกหรอความต้านทานการกัดกร่อนค่าการนำความร้อนสูงสัมประสิทธิ์การขยายความร้อนต่ำความหนาแน่นต่ำและความแข็งแรงเชิงกลสูง พวกเขามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่าง ๆ เช่นเครื่องจักรเคมีพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมเซมิคอนดักเตอร์, โลหะวิทยา, การป้องกันประเทศและอุตสาหกรรมทางทหาร
ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC)มีซิลิกอนและคาร์บอนและเป็นสารประกอบโครงสร้างหลายชนิดทั่วไปส่วนใหญ่รวมถึงรูปแบบคริสตัลสองรูปแบบ: α-SIC (ประเภทที่มีอุณหภูมิสูงสูง) และβ-SIC (ประเภทที่มั่นคงอุณหภูมิต่ำ) มีมากกว่า 200 ประเภททั้งหมดซึ่ง 3c sic ของβ - sic และ 2h sic, 4h sic, 6h sic และ 15r sic ของα - sic เป็นตัวแทน
โครงสร้าง SIC Multibody
เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 1,600 ℃ SIC อยู่ในรูปของβ - sic และสามารถเตรียมได้จากส่วนผสมของซิลิกอนและคาร์บอนที่ประมาณ 1450 ℃ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1600 ℃, β - SIC จะค่อยๆเปลี่ยนเป็น polymorphs ต่าง ๆ ของα - sic 4H SIC ถูกสร้างขึ้นได้อย่างง่ายดายประมาณ 2,000 ℃; ทั้ง 6H และ 15R polymorphs ต้องการอุณหภูมิสูงสูงกว่า 2100 ℃เพื่อการก่อตัวที่ง่าย 6H SIC ยังคงมีเสถียรภาพมากแม้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 2200 ℃ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานอุตสาหกรรม
ซิลิคอนบริสุทธิ์คาร์ไบด์เป็นคริสตัลที่ไม่มีสีและโปร่งใสในขณะที่ซิลิกอนคาร์ไบด์อุตสาหกรรมสามารถไม่มีสีเหลืองอ่อนสีเขียวอ่อนสีเขียวเข้มสีน้ำเงินอ่อนสีน้ำเงินเข้มหรือสีดำด้วยระดับความโปร่งใสลดลง อุตสาหกรรมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจัดหมวดหมู่ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นสองประเภทตามสี: ซิลิคอนสีดำคาร์ไบด์และซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียว ซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวเข้มเป็นสีเขียวเข้มจัดเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวในขณะที่สีฟ้าอ่อนถึงซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำจัดเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำและซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวเป็นทั้งผลึกหกเหลี่ยมอัลฟ่า sic และผงไมโครซิลิกอนคาร์ไบด์สีเขียวมักใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์
ประสิทธิภาพของเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ที่จัดทำโดยกระบวนการที่แตกต่างกัน
อย่างไรก็ตามเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์มีข้อเสียของความเหนียวแตกหักต่ำและความเปราะบางสูง ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเซรามิกคอมโพสิตที่ใช้เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์เช่นการเสริมแรงของเส้นใย (หรือหนวด) การเสริมแรงของการกระจายตัวของอนุภาคที่แตกต่างกันและวัสดุการทำงานของการไล่ระดับสีได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ในฐานะที่เป็นวัสดุเซรามิกที่มีประสิทธิภาพสูงเซรามิกอุณหภูมิสูงเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ได้ถูกนำไปใช้มากขึ้นในเตาเผาอุณหภูมิสูง, โลหะโลหะ, ปิโตรเคมี, อิเล็กทรอนิกส์เชิงกล, การบินและการป้องกันสิ่งแวดล้อม, พลังงานนิวเคลียร์, รถยนต์และทุ่งนาอื่น ๆ
ในปี 2022 ขนาดตลาดของเซรามิกโครงสร้างซิลิกอนคาร์ไบด์ในประเทศจีนคาดว่าจะสูงถึง 18.2 พันล้านหยวน ด้วยการขยายตัวของฟิลด์แอปพลิเคชันเพิ่มเติมและความต้องการการเติบโตแบบปลายน้ำจึงคาดว่าขนาดตลาดของเซรามิกโครงสร้างซิลิคอนคาร์ไบด์จะสูงถึง 29.6 พันล้านหยวนภายในปี 2568
ในอนาคตด้วยอัตราการเจาะที่เพิ่มขึ้นของยานพาหนะพลังงานใหม่พลังงานอุตสาหกรรมการสื่อสารและสาขาอื่น ๆ รวมถึงข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับความแม่นยำสูงความต้านทานการสึกหรอสูงและส่วนประกอบเชิงกลที่น่าเชื่อถือสูงหรือส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ในสาขาต่างๆ
เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้ในเตาเผาเซรามิกเนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยมความต้านทานไฟและความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อน ในหมู่พวกเขาเตาเผาลูกกลิ้งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการอบแห้งการเผาและการรักษาความร้อนของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบและอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่ลิเธียมบวกและวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับยานพาหนะพลังงานใหม่ เฟอร์นิเจอร์เตาเผาเซรามิกซิลิคอนเป็นองค์ประกอบสำคัญของเตาเผาซึ่งสามารถปรับปรุงกำลังการผลิตเตาเผาและลดการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ
ผลิตภัณฑ์เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบยานยนต์ต่างๆ นอกจากนี้อุปกรณ์ SIC ส่วนใหญ่จะใช้ใน PCUs (หน่วยควบคุมพลังงานเช่น DC/DC บนบอร์ด) และ OBCs (หน่วยชาร์จ) ของยานพาหนะพลังงานใหม่ อุปกรณ์ SIC สามารถลดน้ำหนักและปริมาตรของอุปกรณ์ PCU ลดการสูญเสียสวิตช์และปรับปรุงอุณหภูมิการทำงานและประสิทธิภาพของระบบของอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะเพิ่มระดับพลังงานของหน่วยลดความซับซ้อนของโครงสร้างวงจรปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานและเพิ่มความเร็วในการชาร์จในระหว่างการชาร์จ OBC ในปัจจุบัน บริษัท รถยนต์หลายแห่งทั่วโลกใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ในหลายรุ่นและการยอมรับขนาดใหญ่ของซิลิกอนคาร์ไบด์ได้กลายเป็นเทรนด์
เมื่อเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกใช้เป็นวัสดุผู้ให้บริการหลักในกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นเช่นเรือรองรับกล่องเรือและอุปกรณ์ท่อมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีไม่ทำให้เสียรูปเมื่อใช้ที่อุณหภูมิสูง พวกเขาสามารถแทนที่การรองรับเรือควอตซ์ที่ใช้กันทั่วไปกล่องเรือและอุปกรณ์ท่อและมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนอย่างมาก
นอกจากนี้แนวโน้มตลาดสำหรับอุปกรณ์พลังงานไฟฟ้าซิลิคอนคาร์ไบด์ของเซลล์แสงอาทิตย์นั้นกว้าง วัสดุ SIC มีความต้านทานต่ำกว่าการชาร์จประตูและลักษณะการกู้คืนแบบย้อนกลับ การใช้ SIC MOSFET หรือ SIC MOSFET รวมกับอินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ SBD SBD สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงจาก 96%เป็น 99%ลดการสูญเสียพลังงานมากกว่า 50%และเพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์ 50 ครั้ง
การสังเคราะห์เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถย้อนกลับไปได้ในยุค 1890 เมื่อซิลิคอนคาร์ไบด์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับวัสดุบดเชิงกลและวัสดุทนไฟ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตผลิตภัณฑ์ SIC ไฮเทคได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางและประเทศต่างๆทั่วโลกให้ความสำคัญกับอุตสาหกรรมเซรามิกขั้นสูง พวกเขาไม่พอใจกับการเตรียมเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์แบบดั้งเดิมอีกต่อไป องค์กรที่ผลิตเซรามิกไฮเทคกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วมากขึ้นโดยเฉพาะในประเทศที่พัฒนาแล้วซึ่งปรากฏการณ์นี้มีความสำคัญมากกว่า ผู้ผลิตต่างประเทศส่วนใหญ่ ได้แก่ 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
การพัฒนาซิลิคอนคาร์ไบด์ในประเทศจีนค่อนข้างช้าเมื่อเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้วเช่นยุโรปและอเมริกา นับตั้งแต่เตาเผาอุตสาหกรรมแห่งแรกสำหรับการผลิต SIC ถูกสร้างขึ้นที่โรงงานวงล้อบดแห่งแรกในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2494 จีนเริ่มผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์ ผู้ผลิตเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ในประเทศส่วนใหญ่มีความเข้มข้นในเมือง Weifang จังหวัดซานตง ตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าเป็นเพราะองค์กรเหมืองถ่านหินในท้องถิ่นกำลังเผชิญกับการล้มละลายและค้นหาการเปลี่ยนแปลง บริษัท บางแห่งได้แนะนำอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจากประเทศเยอรมนีเพื่อเริ่มค้นคว้าและผลิตซิลิกอนคาร์ไบด์ZPC เป็นหนึ่งในผู้ผลิตที่ใหญ่ที่สุดของปฏิกิริยาซิลิกอนคาร์ไบด์
เวลาโพสต์: พ.ย.-09-2024