En la lastaj jaroj, siliciaj karbidaj komponaĵoj de duonkonduktaĵoj ricevis vastan atenton en la industrio. Tamen, kiel alt-efikeca materialo, silicia karbido estas nur malgranda parto de elektronikaj aparatoj (diodoj, potencaj aparatoj). Ĝi ankaŭ povas esti uzata kiel abraziaĵoj, tranĉmaterialoj, strukturaj materialoj, optikaj materialoj, katalizilaj portantoj, kaj pli. Hodiaŭ, ni ĉefe enkondukas siliciajn karbidajn ceramikaĵojn, kiuj havas la avantaĝojn de kemia stabileco, alta temperaturrezisto, eluziĝrezisto, korodrezisto, alta varmokondukteco, malalta termika ekspansiokoeficiento, malalta denseco kaj alta mekanika forto. Ili estas vaste uzataj en kampoj kiel kemia maŝinaro, energio kaj mediprotektado, duonkonduktaĵoj, metalurgio, nacia defendo kaj milita industrio.
Silicia karbido (SiC)enhavas silicion kaj karbonon, kaj estas tipa multtipa struktura kombinaĵo, ĉefe inkluzivante du kristalajn formojn: α-SiC (alt-temperatura stabila tipo) kaj β-SiC (malalt-temperatura stabila tipo). Ekzistas pli ol 200 multtipoj entute, inter kiuj la 3C SiC de β-SiC kaj la 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, kaj 15R SiC de α-SiC estas reprezentaj.
Figuro SiC Multkorpa Strukturo
Kiam la temperaturo estas sub 1600 ℃, SiC ekzistas en la formo de β-SiC kaj povas esti preparita el simpla miksaĵo de silicio kaj karbono je ĉirkaŭ 1450 ℃. Kiam la temperaturo superas 1600 ℃, β-SiC malrapide transformiĝas en diversajn polimorfojn de α-SiC. 4H SiC estas facile generita je ĉirkaŭ 2000 ℃; Kaj 6H kaj 15R polimorfoj postulas altajn temperaturojn super 2100 ℃ por facila formiĝo; 6H SiC povas resti tre stabila eĉ je temperaturoj super 2200 ℃, igante ĝin vaste uzata en industriaj aplikoj.
Pura silicia karbido estas senkolora kaj travidebla kristalo, dum industria silicia karbido povas esti senkolora, palflava, helverda, malhelverda, helblua, malhelblua, aŭ eĉ nigra, kun malkreskantaj travideblaj niveloj. La abrazia industrio kategoriigas silician karbidon en du tipojn laŭ koloro: nigra silicia karbido kaj verda silicia karbido. Senkolora ĝis malhelverda silicia karbido estas klasifikita kiel verda silicia karbido, dum helblua ĝis nigra silicia karbido estas klasifikita kiel nigra silicia karbido. Nigra silicia karbido kaj verda silicia karbido estas ambaŭ alfa-SiC-seslateraj kristaloj, kaj verda silicia karbida mikropulvoro estas ĝenerale uzata kiel la kruda materialo por silicia karbida ceramikaĵo.
Elfaro de Siliciokarbidaj Ceramikoj Preparitaj per Malsamaj Procezoj
Tamen, siliciaj karbidaj ceramikaĵoj havas la malavantaĝon de malalta rompiĝemo kaj alta fragileco. Tial, en la lastaj jaroj, kompozitaj ceramikaĵoj bazitaj sur siliciaj karbidaj ceramikaĵoj, kiel ekzemple fibro- (aŭ liphar-) plifortigo, heterogena partikla dispersa plifortigo kaj gradientaj funkciaj materialoj, aperis sinsekve, plibonigante la durecon kaj forton de individuaj materialoj.
Kiel alt-efikeca struktura ceramika materialo por alt-temperaturaj uzoj, siliciokarbidaj ceramikaĵoj estas pli kaj pli aplikataj en alt-temperaturaj fornoj, ŝtalmetalurgio, petrolkemiaĵoj, mekanika elektroniko, aerspaca uzo, energio kaj mediprotektado, nuklea energio, aŭtomobiloj kaj aliaj kampoj.
En 2022, la merkata grandeco de silicikarbidaj strukturaj ceramikaĵoj en Ĉinio atingos 18,2 miliardojn da juanoj. Kun plia vastiĝo de aplikaj kampoj kaj postaj kreskobezonoj, oni taksas, ke la merkata grandeco de silicikarbidaj strukturaj ceramikaĵoj atingos 29,6 miliardojn da juanoj antaŭ 2025.
Estonte, kun la kreskanta penetrado de novenergiaj veturiloj, energio, industrio, komunikado kaj aliaj kampoj, same kiel la ĉiam pli striktaj postuloj por altprecizaj, alta eluziĝrezisto kaj alta fidindeco de mekanikaj komponantoj aŭ elektronikaj komponantoj en diversaj kampoj, oni atendas, ke la merkata grandeco de ceramikaj produktoj el silicia karbido daŭre kreskos, inter kiuj novenergiaj veturiloj kaj fotovoltaiko estas gravaj evoluaj areoj.
Siliciokarbidaj ceramikaĵoj estas uzataj en ceramikaj fornoj pro siaj bonegaj alt-temperaturaj mekanikaj ecoj, fajrorezisto kaj varmoŝokorezisto. Inter ili, rulfornoj estas ĉefe uzataj por sekigado, sinterizado kaj varmotraktado de pozitivaj elektrodmaterialoj por litio-jonaj baterioj, negativaj elektrodmaterialoj kaj elektrolitoj. Pozitivaj kaj negativaj elektrodmaterialoj por litio-jonaj baterioj estas nemalhaveblaj por novenergiaj veturiloj. Ceramika fornomeblaro el siliciokarbido estas ŝlosila komponanto de fornoj, kiu povas plibonigi la produktokapaciton de la forno kaj signife redukti la energikonsumon.
Ceramikaj produktoj el silicikarbido ankaŭ estas vaste uzataj en diversaj aŭtomobilaj komponantoj. Krome, SiC-aparatoj estas ĉefe uzataj en PCU-oj (potencaj kontrolaj unuoj, kiel ekzemple surŝipaj kontinukurenta/kontinukurenta kurento) kaj OBC-oj (ŝargaj unuoj) de novenergiaj veturiloj. SiC-aparatoj povas redukti la pezon kaj volumenon de PCU-ekipaĵo, redukti ŝaltilperdojn, kaj plibonigi la funkcian temperaturon kaj sisteman efikecon de aparatoj; eblas ankaŭ pliigi la potencnivelon de la unuo, simpligi la cirkvitstrukturon, plibonigi la potencdensecon kaj pliigi la ŝargrapidecon dum OBC-ŝargado. Nuntempe, multaj aŭtomobilaj kompanioj tra la mondo uzis silicikarbidon en pluraj modeloj, kaj la grandskala adopto de silicikarbido fariĝis tendenco.
Kiam siliciaj karbidaj ceramikoj estas uzataj kiel ŝlosilaj subtenmaterialoj en la produktada procezo de fotovoltaecaj ĉeloj, la rezultantaj produktoj kiel ŝipsubteniloj, ŝipkestoj kaj tubkonektiloj havas bonan termikan stabilecon, ne deformiĝas kiam uzataj je altaj temperaturoj, kaj ne produktas damaĝajn poluaĵojn. Ili povas anstataŭigi la ofte uzatajn kvarcajn ŝipsubtenojn, ŝipkestojn kaj tubkonektilojn, kaj havas signifajn kostavantaĝojn.
Krome, la merkataj perspektivoj por fotovoltaikaj siliciaj karbidaj potencaj aparatoj estas vastaj. SiC-materialoj havas pli malaltajn karakterizaĵojn pri rezisto, pordega ŝargo kaj inversa reakira ŝargo. Uzante SiC-Mosfet aŭ SiC-Mosfet kombinitajn kun SiC SBD-fotovoltaikaj invetiloj, oni povas pliigi konvertan efikecon de 96% ĝis pli ol 99%, redukti energiperdon je pli ol 50% kaj plilongigi la ciklovivon de ekipaĵo je 50-oblo.
La sintezo de silicia karbida ceramikaĵo spureblas reen al la 1890-aj jaroj, kiam silicia karbido estis ĉefe uzata por mekanikaj muelmaterialoj kaj obstinaj materialoj. Kun la disvolviĝo de produktadoteknologio, altteknologiaj SiC-produktoj estis vaste disvolvitaj, kaj landoj tra la mondo atentas pli al la industriigo de progresintaj ceramikaĵoj. Ili jam ne kontentiĝas pri la preparado de tradiciaj siliciaj karbidaj ceramikaĵoj. Entreprenoj produktantaj altteknologiajn ceramikaĵojn disvolviĝas pli rapide, precipe en evoluintaj landoj, kie ĉi tiu fenomeno estas pli signifa. Fremdaj fabrikantoj ĉefe inkluzivas 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, ktp.
La disvolviĝo de silicia karbido en Ĉinio okazis relative malfrue kompare kun evoluintaj landoj kiel Eŭropo kaj Ameriko. Ekde kiam la unua industria forno por fabrikado de SiC estis konstruita ĉe la Unua Fabriko de Muelradoj en junio 1951, Ĉinio komencis produkti silician karbidon. Enlandaj fabrikantoj de silicia karbida ceramikaĵo estas ĉefe koncentritaj en la urbo Weifang, provinco Ŝandongo. Laŭ fakuloj, tio estas ĉar lokaj karbominadaj entreprenoj alfrontas bankroton kaj serĉas transformiĝon. Kelkaj kompanioj enkondukis koncernan ekipaĵon el Germanio por komenci esplori kaj produkti silician karbidon.ZPC estas unu el la plej grandaj fabrikantoj de reakcia sinterita siliciokarbido.
Afiŝtempo: 9-a de novembro 2024