Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae lled-ddargludyddion cyfansawdd silicon carbid wedi derbyn sylw eang yn y diwydiant. Fodd bynnag, fel deunydd perfformiad uchel, dim ond rhan fach o ddyfeisiau electronig (deuodau, dyfeisiau pŵer) yw silicon carbid. Gellir ei ddefnyddio hefyd fel sgraffinyddion, deunyddiau torri, deunyddiau strwythurol, deunyddiau optegol, cludwyr catalydd, a mwy. Heddiw, rydym yn cyflwyno cerameg silicon carbid yn bennaf, sydd â manteision sefydlogrwydd cemegol, ymwrthedd tymheredd uchel, ymwrthedd gwisgo, ymwrthedd cyrydiad, dargludedd thermol uchel, cyfernod ehangu thermol isel, dwysedd isel, a chryfder mecanyddol uchel. Fe'u defnyddir yn helaeth mewn meysydd fel peiriannau cemegol, ynni a diogelu'r amgylchedd, lled-ddargludyddion, meteleg, amddiffyn cenedlaethol a diwydiant milwrol.
Silicon carbid (SiC)yn cynnwys silicon a charbon, ac mae'n gyfansoddyn strwythurol aml-fath nodweddiadol, sy'n cynnwys dau ffurf grisial yn bennaf: α-SiC (math sefydlog tymheredd uchel) a β-SiC (math sefydlog tymheredd isel). Mae mwy na 200 o aml-fathau i gyd, ac ymhlith y rhain mae 3C SiC o β-SiC a 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, a 15R SiC o α-SiC yn gynrychioliadol.
Strwythur Aml-gorff SiC Ffigur
Pan fydd y tymheredd islaw 1600 ℃, mae SiC yn bodoli ar ffurf β – SiC a gellir ei baratoi o gymysgedd syml o silicon a charbon tua 1450 ℃. Pan fydd y tymheredd yn uwch na 1600 ℃, mae β – SiC yn trawsnewid yn araf i wahanol bolymorffau o α – SiC. Mae 4H SiC yn cael ei gynhyrchu'n hawdd tua 2000 ℃; Mae angen tymereddau uchel uwchlaw 2100 ℃ ar bolymorffau 6H a 15R er mwyn eu ffurfio'n hawdd; gall 6H SiC aros yn sefydlog iawn hyd yn oed ar dymheredd sy'n uwch na 2200 ℃, gan ei wneud yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn cymwysiadau diwydiannol.
Mae carbid silicon pur yn grisial di-liw a thryloyw, tra gall carbid silicon diwydiannol fod yn ddi-liw, melyn golau, gwyrdd golau, gwyrdd tywyll, glas golau, glas tywyll, neu hyd yn oed yn ddu, gyda lefelau tryloywder sy'n gostwng. Mae'r diwydiant sgraffiniol yn categoreiddio carbid silicon yn ddau fath yn seiliedig ar liw: carbid silicon du a charbid silicon gwyrdd. Caiff carbid silicon di-liw i wyrdd tywyll ei ddosbarthu fel carbid silicon gwyrdd, tra bod carbid silicon glas golau i ddu yn cael ei ddosbarthu fel carbid silicon du. Mae carbid silicon du a charbid silicon gwyrdd ill dau yn grisialau hecsagonol alffa SiC, a defnyddir powdr micro silicon carbid gwyrdd yn gyffredinol fel y deunydd crai ar gyfer cerameg carbid silicon.
Perfformiad Cerameg Silicon Carbide a Baratowyd gan Brosesau Gwahanol
Fodd bynnag, mae gan serameg silicon carbid yr anfantais o galedwch torri isel a brauder uchel. Felly, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae serameg gyfansawdd yn seiliedig ar serameg silicon carbid, megis atgyfnerthu ffibr (neu fwser), cryfhau gwasgariad gronynnau heterogenaidd, a deunyddiau swyddogaethol graddiant, wedi dod i'r amlwg yn olynol, gan wella caledwch a chryfder deunyddiau unigol.
Fel deunydd tymheredd uchel ceramig strwythurol perfformiad uchel, mae cerameg silicon carbid wedi cael ei gymhwyso fwyfwy mewn odynau tymheredd uchel, meteleg dur, petrocemegion, electroneg fecanyddol, awyrofod, ynni a diogelu'r amgylchedd, ynni niwclear, automobiles a meysydd eraill.
Yn 2022, disgwylir i faint marchnad cerameg strwythurol silicon carbid yn Tsieina gyrraedd 18.2 biliwn yuan. Gyda ehangu pellach mewn meysydd cymwysiadau ac anghenion twf i lawr yr afon, amcangyfrifir y bydd maint marchnad cerameg strwythurol silicon carbid yn cyrraedd 29.6 biliwn yuan erbyn 2025.
Yn y dyfodol, gyda chyfradd treiddiad cynyddol cerbydau ynni newydd, ynni, diwydiant, cyfathrebu a meysydd eraill, yn ogystal â'r gofynion cynyddol llym ar gyfer cydrannau mecanyddol neu gydrannau electronig manwl gywirdeb uchel, ymwrthedd gwisgo uchel, a dibynadwyedd uchel mewn amrywiol feysydd, disgwylir i faint marchnad cynhyrchion ceramig silicon carbide barhau i ehangu, ac ymhlith y rhain mae cerbydau ynni newydd a ffotofoltäig yn feysydd datblygu pwysig.
Defnyddir cerameg silicon carbid mewn odynau ceramig oherwydd eu priodweddau mecanyddol tymheredd uchel rhagorol, eu gwrthsefyll tân, a'u gwrthsefyll sioc thermol. Yn eu plith, defnyddir odynau rholer yn bennaf ar gyfer sychu, sinteru, a thrin gwres deunyddiau electrod positif batri lithiwm-ion, deunyddiau electrod negatif, ac electrolytau. Mae deunyddiau electrod positif a negatif batri lithiwm yn anhepgor ar gyfer cerbydau ynni newydd. Mae dodrefn odyn ceramig silicon carbid yn elfen allweddol o odynau, a all wella capasiti cynhyrchu odynau a lleihau'r defnydd o ynni yn sylweddol.
Defnyddir cynhyrchion ceramig silicon carbid yn helaeth hefyd mewn amrywiol gydrannau modurol. Yn ogystal, defnyddir dyfeisiau SiC yn bennaf mewn PCUs (unedau rheoli pŵer, fel DC/DC ar fwrdd) ac OBCs (unedau gwefru) cerbydau ynni newydd. Gall dyfeisiau SiC leihau pwysau a chyfaint offer PCU, lleihau colledion switsh, a gwella tymheredd gweithio ac effeithlonrwydd system dyfeisiau; Mae hefyd yn bosibl cynyddu lefel pŵer yr uned, symleiddio strwythur y gylched, gwella dwysedd pŵer, a chynyddu cyflymder gwefru yn ystod gwefru OBC. Ar hyn o bryd, mae llawer o gwmnïau ceir ledled y byd wedi defnyddio silicon carbid mewn sawl model, ac mae mabwysiadu silicon carbid ar raddfa fawr wedi dod yn duedd.
Pan ddefnyddir cerameg silicon carbid fel deunyddiau cludwr allweddol ym mhroses gynhyrchu celloedd ffotofoltäig, mae gan y cynhyrchion sy'n deillio o hyn fel cynhalwyr cychod, blychau cychod, a ffitiadau pibellau sefydlogrwydd thermol da, nid ydynt yn anffurfio pan gânt eu defnyddio ar dymheredd uchel, ac nid ydynt yn cynhyrchu llygryddion niweidiol. Gallant ddisodli'r cynhalwyr cychod cwarts, blychau cychod, a ffitiadau pibellau a ddefnyddir yn gyffredin, ac mae ganddynt fanteision cost sylweddol.
Yn ogystal, mae rhagolygon y farchnad ar gyfer dyfeisiau pŵer silicon carbid ffotofoltäig yn eang. Mae gan ddeunyddiau SiC nodweddion gwrthiant, gwefr giât, a gwefr adfer gwrthdro is. Gall defnyddio Mosfet SiC neu Mosfet SiC ynghyd â gwrthdroyddion ffotofoltäig SiC SBD gynyddu effeithlonrwydd trosi o 96% i dros 99%, lleihau colli ynni mwy na 50%, a chynyddu oes cylchred offer 50 gwaith.
Gellir olrhain synthesis cerameg silicon carbid yn ôl i'r 1890au, pan ddefnyddiwyd silicon carbid yn bennaf ar gyfer deunyddiau malu mecanyddol a deunyddiau anhydrin. Gyda datblygiad technoleg gynhyrchu, mae cynhyrchion SiC uwch-dechnoleg wedi'u datblygu'n eang, ac mae gwledydd ledled y byd yn rhoi mwy o sylw i ddiwydiannu cerameg uwch. Nid ydynt bellach yn fodlon ar baratoi cerameg silicon carbid traddodiadol. Mae mentrau sy'n cynhyrchu cerameg uwch-dechnoleg yn datblygu'n gyflymach, yn enwedig mewn gwledydd datblygedig lle mae'r ffenomen hon yn fwy arwyddocaol. Mae gweithgynhyrchwyr tramor yn bennaf yn cynnwys 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, ac ati.
Roedd datblygiad silicon carbid yn Tsieina yn gymharol hwyr o'i gymharu â gwledydd datblygedig fel Ewrop ac America. Ers i'r ffwrnais ddiwydiannol gyntaf ar gyfer gweithgynhyrchu SiC gael ei hadeiladu yn y Ffatri Olwyn Malu Gyntaf ym mis Mehefin 1951, dechreuodd Tsieina gynhyrchu silicon carbid. Mae gweithgynhyrchwyr domestig cerameg silicon carbid wedi'u crynhoi'n bennaf yn Ninas Weifang, Talaith Shandong. Yn ôl gweithwyr proffesiynol, mae hyn oherwydd bod mentrau mwyngloddio glo lleol yn wynebu methdaliad ac yn ceisio trawsnewid. Mae rhai cwmnïau wedi cyflwyno offer perthnasol o'r Almaen i ddechrau ymchwilio a chynhyrchu silicon carbid.Mae ZPC yn un o'r gwneuthurwyr mwyaf o silicon carbide sintered adwaith.
Amser postio: Tach-09-2024