हाल के वर्षों में, सिलिकॉन कार्बाइड यौगिक अर्धचालकों ने उद्योग में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। हालांकि, उच्च-प्रदर्शन सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (डायोड, विद्युत उपकरण) का केवल एक छोटा सा हिस्सा है। इसका उपयोग अपघर्षक, काटने वाली सामग्री, संरचनात्मक सामग्री, प्रकाशीय सामग्री, उत्प्रेरक वाहक आदि के रूप में भी किया जा सकता है। आज, हम मुख्य रूप से सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का परिचय देते हैं, जिनमें रासायनिक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, घिसाव प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, कम तापीय विस्तार गुणांक, कम घनत्व और उच्च यांत्रिक शक्ति जैसे गुण हैं। इनका व्यापक रूप से रासायनिक मशीनरी, ऊर्जा और पर्यावरण संरक्षण, अर्धचालक, धातु विज्ञान, राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य उद्योग जैसे क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)इसमें सिलिकॉन और कार्बन होते हैं, और यह एक विशिष्ट बहु-संरचनात्मक यौगिक है, जिसमें मुख्य रूप से दो क्रिस्टलीय रूप शामिल हैं: α – SiC (उच्च तापमान स्थिर प्रकार) और β – SiC (निम्न तापमान स्थिर प्रकार)। कुल मिलाकर 200 से अधिक बहु-प्रकार हैं, जिनमें से β – SiC का 3C SiC और α – SiC के 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC और 15R SiC प्रतिनिधि हैं।
चित्र SiC बहु-पिंड संरचना
जब तापमान 1600 ℃ से कम होता है, तो SiC β – SiC के रूप में मौजूद होता है और इसे लगभग 1450 ℃ पर सिलिकॉन और कार्बन के साधारण मिश्रण से तैयार किया जा सकता है। जब तापमान 1600 ℃ से अधिक हो जाता है, तो β – SiC धीरे-धीरे α – SiC के विभिन्न बहुरूपों में परिवर्तित हो जाता है। 4H SiC लगभग 2000 ℃ पर आसानी से उत्पन्न हो जाता है; 6H और 15R दोनों बहुरूपों के आसानी से निर्माण के लिए 2100 ℃ से अधिक उच्च तापमान की आवश्यकता होती है; 6H SiC 2200 ℃ से अधिक तापमान पर भी बहुत स्थिर रहता है, जिससे औद्योगिक अनुप्रयोगों में इसका व्यापक रूप से उपयोग होता है।
शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड एक रंगहीन और पारदर्शी क्रिस्टल होता है, जबकि औद्योगिक सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन, हल्का पीला, हल्का हरा, गहरा हरा, हल्का नीला, गहरा नीला या काला भी हो सकता है, जिसमें पारदर्शिता का स्तर घटता जाता है। अपघर्षक उद्योग सिलिकॉन कार्बाइड को रंग के आधार पर दो प्रकारों में वर्गीकृत करता है: काला सिलिकॉन कार्बाइड और हरा सिलिकॉन कार्बाइड। रंगहीन से गहरे हरे रंग के सिलिकॉन कार्बाइड को हरा सिलिकॉन कार्बाइड कहा जाता है, जबकि हल्के नीले से काले रंग के सिलिकॉन कार्बाइड को काला सिलिकॉन कार्बाइड कहा जाता है। काला सिलिकॉन कार्बाइड और हरा सिलिकॉन कार्बाइड दोनों अल्फा SiC षट्कोणीय क्रिस्टल होते हैं, और हरे सिलिकॉन कार्बाइड के सूक्ष्म पाउडर का उपयोग आमतौर पर सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के कच्चे माल के रूप में किया जाता है।
विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा तैयार किए गए सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का प्रदर्शन
हालांकि, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की कम फ्रैक्चर टफनेस और उच्च भंगुरता इसकी खामी है। इसलिए, हाल के वर्षों में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक पर आधारित मिश्रित सिरेमिक, जैसे फाइबर (या व्हिस्कर) सुदृढ़ीकरण, विषम कण फैलाव सुदृढ़ीकरण और ग्रेडिएंट कार्यात्मक सामग्री, क्रमिक रूप से उभरे हैं, जिससे प्रत्येक सामग्री की टफनेस और मजबूती में सुधार हुआ है।
उच्च प्रदर्शन वाली संरचनात्मक सिरेमिक उच्च-तापमान सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का उपयोग उच्च-तापमान भट्टों, इस्पात धातु विज्ञान, पेट्रोकेमिकल्स, यांत्रिक इलेक्ट्रॉनिक्स, एयरोस्पेस, ऊर्जा और पर्यावरण संरक्षण, परमाणु ऊर्जा, ऑटोमोबाइल और अन्य क्षेत्रों में तेजी से किया जा रहा है।
2022 में चीन में सिलिकॉन कार्बाइड संरचनात्मक सिरेमिक के बाजार का आकार 18.2 बिलियन युआन तक पहुंचने की उम्मीद है। अनुप्रयोग क्षेत्रों के और विस्तार तथा आगे की विकास आवश्यकताओं को देखते हुए, यह अनुमान है कि 2025 तक सिलिकॉन कार्बाइड संरचनात्मक सिरेमिक के बाजार का आकार 29.6 बिलियन युआन तक पहुंच जाएगा।
भविष्य में, नई ऊर्जा वाहनों, ऊर्जा, उद्योग, संचार और अन्य क्षेत्रों में बढ़ती पैठ दर के साथ-साथ विभिन्न क्षेत्रों में उच्च परिशुद्धता, उच्च घिसाव प्रतिरोध और उच्च विश्वसनीयता वाले यांत्रिक घटकों या इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए बढ़ती सख्त आवश्यकताओं के कारण, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादों के बाजार का आकार लगातार बढ़ने की उम्मीद है, जिनमें नई ऊर्जा वाहन और फोटोवोल्टिक्स महत्वपूर्ण विकास क्षेत्र हैं।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का उपयोग सिरेमिक भट्टों में उनकी उत्कृष्ट उच्च-तापमान यांत्रिक गुणों, अग्नि प्रतिरोधकता और तापीय झटके प्रतिरोधकता के कारण किया जाता है। इनमें से, रोलर भट्टों का उपयोग मुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी के धनात्मक इलेक्ट्रोड, ऋणात्मक इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट्स के सुखाने, सिंटरिंग और ताप उपचार के लिए किया जाता है। लिथियम बैटरी के धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड नई ऊर्जा वाहनों के लिए अपरिहार्य हैं। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक भट्टी के उपकरण भट्टों का एक प्रमुख घटक हैं, जो भट्टी की उत्पादन क्षमता को बढ़ाते हैं और ऊर्जा खपत को काफी कम करते हैं।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादों का उपयोग ऑटोमोटिव क्षेत्र के विभिन्न घटकों में व्यापक रूप से किया जाता है। इसके अतिरिक्त, SiC उपकरणों का उपयोग मुख्य रूप से नई ऊर्जा वाहनों के PCU (पावर कंट्रोल यूनिट, जैसे ऑन-बोर्ड DC/DC) और OBC (चार्जिंग यूनिट) में किया जाता है। SiC उपकरण PCU उपकरण के वजन और आकार को कम कर सकते हैं, स्विच लॉस को कम कर सकते हैं और उपकरणों के कार्य तापमान और सिस्टम दक्षता में सुधार कर सकते हैं; साथ ही, ये यूनिट पावर लेवल को बढ़ा सकते हैं, सर्किट संरचना को सरल बना सकते हैं, पावर डेंसिटी में सुधार कर सकते हैं और OBC चार्जिंग के दौरान चार्जिंग गति को बढ़ा सकते हैं। वर्तमान में, दुनिया भर की कई कार कंपनियों ने अपने कई मॉडलों में सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग किया है और सिलिकॉन कार्बाइड को बड़े पैमाने पर अपनाना एक चलन बन गया है।
जब सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का उपयोग फोटोवोल्टिक सेल के उत्पादन प्रक्रिया में प्रमुख वाहक सामग्री के रूप में किया जाता है, तो परिणामी उत्पाद जैसे नाव के सहारे, नाव के बक्से और पाइप फिटिंग में अच्छी तापीय स्थिरता होती है, उच्च तापमान पर उपयोग करने पर उनमें विकृति नहीं आती और वे हानिकारक प्रदूषक उत्पन्न नहीं करते। वे आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले क्वार्ट्ज नाव के सहारे, नाव के बक्से और पाइप फिटिंग का स्थान ले सकते हैं और लागत के मामले में काफी किफायती हैं।
इसके अलावा, फोटोवोल्टाइक सिलिकॉन कार्बाइड पावर उपकरणों के लिए बाजार की संभावनाएं व्यापक हैं। SiC सामग्री में कम ऑन रेजिस्टेंस, गेट चार्ज और रिवर्स रिकवरी चार्ज विशेषताएं होती हैं। SiC मॉस्फेट या SiC मॉस्फेट को SiC एसबीडी फोटोवोल्टाइक इनवर्टर के साथ मिलाकर उपयोग करने से रूपांतरण दक्षता 96% से बढ़कर 99% से अधिक हो सकती है, ऊर्जा हानि 50% से अधिक कम हो सकती है और उपकरण का चक्रीय जीवन 50 गुना बढ़ सकता है।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के संश्लेषण का इतिहास 1890 के दशक तक जाता है, जब सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग मुख्य रूप से यांत्रिक पीसने वाली सामग्री और दुर्दम्य सामग्री के लिए किया जाता था। उत्पादन तकनीक के विकास के साथ, उच्च-तकनीकी SiC उत्पादों का व्यापक रूप से विकास हुआ है, और दुनिया भर के देश उन्नत सिरेमिक के औद्योगीकरण पर अधिक ध्यान दे रहे हैं। वे अब पारंपरिक सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के निर्माण से संतुष्ट नहीं हैं। उच्च-तकनीकी सिरेमिक का उत्पादन करने वाली कंपनियाँ तेजी से विकसित हो रही हैं, विशेष रूप से विकसित देशों में जहाँ यह घटना अधिक महत्वपूर्ण है। विदेशी निर्माताओं में मुख्य रूप से सेंट गोबेन, 3M, सेरामटेक, आईबिडेन, शुंक, नारिता ग्रुप, टोटो कॉर्पोरेशन, कूर्सटेक, क्योसेरा, अस्ज़ाक, जापान जिंगके सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड, जापान स्पेशल सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड, आईपीएस सिरेमिक्स आदि शामिल हैं।
यूरोप और अमेरिका जैसे विकसित देशों की तुलना में चीन में सिलिकॉन कार्बाइड का विकास अपेक्षाकृत देर से हुआ। सिलिकॉन कार्बाइड के निर्माण के लिए पहली औद्योगिक भट्टी जून 1951 में प्रथम ग्राइंडिंग व्हील फैक्ट्री में स्थापित होने के बाद से चीन ने सिलिकॉन कार्बाइड का उत्पादन शुरू किया। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के घरेलू निर्माता मुख्य रूप से शेडोंग प्रांत के वेइफांग शहर में केंद्रित हैं। विशेषज्ञों के अनुसार, इसका कारण यह है कि स्थानीय कोयला खनन उद्यम दिवालियापन का सामना कर रहे हैं और परिवर्तन की तलाश में हैं। कुछ कंपनियों ने सिलिकॉन कार्बाइड पर शोध और उत्पादन शुरू करने के लिए जर्मनी से संबंधित उपकरण मंगवाए हैं।जेडपीसी रिएक्शन सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड के सबसे बड़े निर्माताओं में से एक है।
पोस्ट करने का समय: 09 नवंबर 2024