Trong những năm gần đây, chất bán dẫn hợp chất cacbua silicon đã nhận được sự chú ý rộng rãi trong ngành. Tuy nhiên, là một vật liệu hiệu suất cao, silicon cacbua chỉ là một phần nhỏ của các thiết bị điện tử (điốt, thiết bị năng lượng). Nó cũng có thể được sử dụng làm chất mài mòn, vật liệu cắt, vật liệu cấu trúc, vật liệu quang học, chất mang chất xúc tác, v.v. Ngày nay, chúng tôi chủ yếu giới thiệu gốm silicon cacbua, có những ưu điểm của độ ổn định hóa học, khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn, kháng ăn mòn, độ dẫn nhiệt cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp, mật độ thấp và cường độ cơ học cao. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như máy móc hóa học, bảo vệ năng lượng và môi trường, chất bán dẫn, luyện kim, quốc phòng và công nghiệp quân sự.
Carbide silicon (sic)Chứa silicon và carbon, và là một hợp chất cấu trúc đa loại điển hình, chủ yếu bao gồm hai dạng tinh thể: α-sic (loại ổn định nhiệt độ cao) và β-sic (loại ổn định nhiệt độ thấp). Tổng cộng có hơn 200 loại đa loại, trong đó sic 3C của β - sic và 2H sic, 4H sic, 6H sic và 15R sic của α - sic là đại diện.
Hình cấu trúc đa biến sic
Khi nhiệt độ dưới 1600, sic tồn tại dưới dạng - sic và có thể được chuẩn bị từ một hỗn hợp đơn giản của silicon và carbon vào khoảng năm 1450. Khi nhiệt độ vượt quá 1600 ℃, SIC - SIC chuyển từ từ biến thành các đa hình khác nhau của α - sic. 4h sic dễ dàng được tạo ra vào khoảng năm 2000; Cả đa hình 6H và 15R đều yêu cầu nhiệt độ cao trên 2100 để hình thành dễ dàng; 6h sic có thể vẫn rất ổn định ngay cả ở nhiệt độ vượt quá 2200, làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp.
Carbide silicon tinh khiết là một tinh thể không màu và trong suốt, trong khi cacbua silicon công nghiệp có thể không màu, màu vàng nhạt, màu xanh lá cây nhạt, xanh đậm, xanh nhạt, xanh đậm hoặc thậm chí đen, với mức độ trong suốt. Ngành công nghiệp mài mòn phân loại cacbua silicon thành hai loại dựa trên màu sắc: cacbua silic đen và cacbua silic màu xanh lá cây. Carbide silicon không màu đến màu xanh đậm được phân loại là cacbua silicon màu xanh lá cây, trong khi cacbua silic màu xanh nhạt đến đen được phân loại là cacbua silicon màu đen. Carbide silicon đen và cacbua silic màu xanh lá cây đều là các tinh thể hình lục giác alpha sic, và bột vi mô cacro silicon màu xanh lá cây thường được sử dụng làm nguyên liệu thô cho gốm silicon cacbua.
Hiệu suất của gốm silicon cacbua được chuẩn bị bởi các quy trình khác nhau
Tuy nhiên, gốm silicon cacbua có nhược điểm của độ bền gãy thấp và độ giòn cao. Do đó, trong những năm gần đây, gốm tổng hợp dựa trên gốm silicon cacbua, chẳng hạn như củng cố chất xơ (hoặc râu ria), tăng cường phân tán hạt không đồng nhất và vật liệu chức năng gradient, đã xuất hiện liên tiếp, cải thiện độ bền và sức mạnh của từng vật liệu.
Là một vật liệu nhiệt độ gốm cao cấu trúc hiệu suất cao, gốm silicon cacbua đã được áp dụng ngày càng nhiều trong lò nung nhiệt độ cao, luyện kim thép, hóa dầu, điện tử cơ học, hàng không vũ trụ, bảo vệ năng lượng và môi trường, năng lượng hạt nhân, ô tô và các lĩnh vực khác.
Năm 2022, quy mô thị trường của gốm sứ cấu trúc cacbua silicon ở Trung Quốc dự kiến sẽ đạt 18,2 tỷ nhân dân tệ. Với việc mở rộng hơn nữa các trường ứng dụng và nhu cầu tăng trưởng hạ nguồn, người ta ước tính rằng quy mô thị trường của gốm cấu trúc cacbua silicon sẽ đạt tới 29,6 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025.
Trong tương lai, với tỷ lệ thâm nhập ngày càng tăng của các phương tiện năng lượng mới, năng lượng, ngành công nghiệp, giao tiếp và các lĩnh vực khác, cũng như các yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt đối với mức độ chính xác cao, điện trở cao và các thành phần cơ học có độ tin cậy cao hoặc các thành phần điện tử trong các lĩnh vực phát triển trên thị trường.
Gốm silicon cacbua được sử dụng trong lò nung gốm do tính chất cơ học nhiệt độ cao tuyệt vời, khả năng chống cháy và khả năng chống sốc nhiệt. Trong số đó, lò nung lăn chủ yếu được sử dụng để sấy khô, thiêu kết và xử lý nhiệt của vật liệu điện cực dương pin lithium-ion, vật liệu điện cực âm và chất điện giải. Vật liệu điện cực dương và dương tính với pin lithium là không thể thiếu đối với các phương tiện năng lượng mới. Đồ nội thất lò nung gốm silicon cacbua là một thành phần chính của lò nung, có thể cải thiện năng lực sản xuất lò nung và giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng.
Các sản phẩm gốm silicon cacbua cũng được sử dụng rộng rãi trong các thành phần ô tô khác nhau. Ngoài ra, các thiết bị SIC chủ yếu được sử dụng trong PCU (đơn vị điều khiển công suất, chẳng hạn như DC/DC trên tàu) và OBC (đơn vị sạc) của các phương tiện năng lượng mới. Các thiết bị SIC có thể làm giảm trọng lượng và khối lượng của thiết bị PCU, giảm tổn thất chuyển đổi và cải thiện nhiệt độ làm việc và hiệu quả hệ thống của các thiết bị; Cũng có thể tăng mức công suất đơn vị, đơn giản hóa cấu trúc mạch, cải thiện mật độ công suất và tăng tốc độ sạc trong quá trình sạc OBC. Hiện tại, nhiều công ty xe hơi trên thế giới đã sử dụng silicon cacbua trong nhiều mô hình và việc áp dụng silicon cacbua quy mô lớn đã trở thành một xu hướng.
Khi gốm silicon cacbua được sử dụng làm vật liệu mang khóa trong quá trình sản xuất các tế bào quang điện, các sản phẩm kết quả như hỗ trợ thuyền, hộp thuyền và phụ kiện đường ống có độ ổn định nhiệt tốt, không biến dạng khi được sử dụng ở nhiệt độ cao và không tạo ra chất gây ô nhiễm có hại. Họ có thể thay thế các hỗ trợ thuyền thạch anh thường được sử dụng, hộp thuyền và phụ kiện đường ống và có lợi thế chi phí đáng kể.
Ngoài ra, triển vọng thị trường cho các thiết bị năng lượng cacbua silicon quang điện rất rộng. Vật liệu SIC có điện trở thấp hơn, điện tích cổng và các đặc điểm điện tích phục hồi ngược. Sử dụng SIC MOSFET hoặc SIC MOSFET kết hợp với các bộ biến tần quang điện SBD SIC có thể tăng hiệu quả chuyển đổi từ 96%xuống hơn 99%, giảm hơn 50%mất năng lượng và tăng tuổi thọ của thiết bị lên 50 lần.
Việc tổng hợp gốm silicon cacbua có thể được truy nguyên từ những năm 1890, khi cacbua silicon chủ yếu được sử dụng cho vật liệu mài cơ học và vật liệu chịu lửa. Với sự phát triển của công nghệ sản xuất, các sản phẩm SIC công nghệ cao đã được phát triển rộng rãi và các quốc gia trên thế giới đang chú ý nhiều hơn đến việc công nghiệp hóa gốm sứ tiên tiến. Họ không còn hài lòng với việc chuẩn bị gốm silicon truyền thống. Các doanh nghiệp sản xuất gốm sứ công nghệ cao đang phát triển nhanh hơn, đặc biệt là ở các nước phát triển nơi hiện tượng này có ý nghĩa hơn. Các nhà sản xuất nước ngoài chủ yếu bao gồm Saint Gobain, 3M, Ceramtec, Ibiden, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, Coorstek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Geramics Co.
Sự phát triển của cacbua silicon ở Trung Quốc là tương đối muộn so với các nước phát triển như Châu Âu và Châu Mỹ. Kể từ khi lò công nghiệp đầu tiên để sản xuất SIC được xây dựng tại nhà máy sản xuất bánh xe nghiền đầu tiên vào tháng 6 năm 1951, Trung Quốc bắt đầu sản xuất cacbua silicon. Các nhà sản xuất trong nước của gốm silicon cacbua chủ yếu tập trung ở thành phố Weifang, tỉnh Sơn Đông. Theo các chuyên gia, điều này là do các doanh nghiệp khai thác than địa phương đang phải đối mặt với việc phá sản và tìm kiếm sự biến đổi. Một số công ty đã giới thiệu các thiết bị liên quan từ Đức để bắt đầu nghiên cứu và sản xuất cacbua silicon.ZPC là một trong những nhà sản xuất cacbua silicon phản ứng lớn nhất.
Thời gian đăng: Nov-09-2024