हाल के वर्षों में, सिलिकॉन कार्बाइड यौगिक अर्धचालकों ने उद्योग में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। हालाँकि, एक 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 पेश करते हैं, जिनमें रासायनिक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, घर्षण प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, कम तापीय प्रसार गुणांक, कम घनत्व और उच्च यांत्रिक शक्ति के लाभ 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 होता है, और यह एक विशिष्ट बहु-प्रकार संरचनात्मक यौगिक है, जिसमें मुख्य रूप से दो क्रिस्टल 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 β-SiC का 3C SiC और α-SiC का 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, और 15R SiC प्रमुख हैं।
चित्र SiC बहुशरीर संरचना
जब तापमान 1600 डिग्री सेल्सियस से कम होता है, तो SiC β-SiC के रूप में मौजूद होता है और इसे सिलिकॉन और कार्बन के साधारण मिश्रण से लगभग 1450 डिग्री सेल्सियस पर तैयार किया जा सकता है। जब तापमान 1600 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, तो β-SiC धीरे-धीरे α-SiC के विभिन्न बहुरूपों में परिवर्तित हो जाता है। 4H SiC लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस पर आसानी से उत्पन्न हो जाता है; 6H और 15R दोनों बहुरूपों को आसानी से बनने के लिए 2100 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान की आवश्यकता होती है; 6H SiC 2200 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर भी बहुत स्थिर रह सकता है, जिससे इसका औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग होता है।
शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड एक रंगहीन और पारदर्शी क्रिस्टल होता है, जबकि औद्योगिक सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन, हल्के पीले, हल्के हरे, गहरे हरे, हल्के नीले, गहरे नीले या यहाँ तक कि काले रंग का भी हो सकता है, जिसकी पारदर्शिता का स्तर कम होता जाता है। अपघर्षक उद्योग रंग के आधार पर सिलिकॉन कार्बाइड को 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 ही अल्फा SiC षट्कोणीय क्रिस्टल 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 सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का प्रदर्शन
हालाँकि, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में कम फ्रैक्चर कठोरता और उच्च भंगुरता का नुकसान है। इसलिए, हाल के वर्षों में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक पर आधारित मिश्रित सिरेमिक, जैसे कि फाइबर (या व्हिस्कर) सुदृढीकरण, विषम कण फैलाव सुदृढ़ीकरण, और ढाल कार्यात्मक सामग्री, क्रमिक रूप से उभरे हैं, जिससे व्यक्तिगत सामग्रियों की कठोरता और मजबूती में सुधार हुआ है।
उच्च प्रदर्शन संरचनात्मक सिरेमिक उच्च तापमान सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक को उच्च तापमान भट्टों, इस्पात धातु विज्ञान, पेट्रोकेमिकल्स, मैकेनिकल इलेक्ट्रॉनिक्स, एयरोस्पेस, ऊर्जा और पर्यावरण संरक्षण, परमाणु ऊर्जा, ऑटोमोबाइल और अन्य क्षेत्रों में तेजी से लागू किया गया है।
2022 में, चीन में सिलिकॉन कार्बाइड संरचनात्मक सिरेमिक का बाजार आकार 18.2 अरब युआन तक पहुँचने की उम्मीद है। अनुप्रयोग क्षेत्रों के और विस्तार और डाउनस्ट्रीम विकास आवश्यकताओं के साथ, यह अनुमान है कि 2025 तक सिलिकॉन कार्बाइड संरचनात्मक सिरेमिक का बाजार आकार 29.6 अरब युआन तक पहुँच जाएगा।
भविष्य में, नई ऊर्जा वाहनों, ऊर्जा, उद्योग, संचार और अन्य क्षेत्रों की बढ़ती प्रवेश दर के साथ-साथ विभिन्न क्षेत्रों में उच्च परिशुद्धता, उच्च पहनने के प्रतिरोध और उच्च विश्वसनीयता वाले यांत्रिक घटकों या इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए तेजी से सख्त आवश्यकताओं के साथ, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादों के बाजार का आकार बढ़ने की उम्मीद है, जिनमें से नई ऊर्जा वाहन और फोटोवोल्टिक्स महत्वपूर्ण विकास क्षेत्र हैं।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का उपयोग सिरेमिक भट्टों में उनके उत्कृष्ट उच्च-तापमान यांत्रिक गुणों, अग्नि प्रतिरोध और तापीय आघात प्रतिरोध के कारण किया जाता है। इनमें से, रोलर भट्टों का उपयोग मुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी के धनात्मक इलेक्ट्रोड पदार्थों, ऋणात्मक इलेक्ट्रोड पदार्थों और इलेक्ट्रोलाइट्स के सुखाने, सिंटरिंग और ताप उपचार के लिए किया जाता है। लिथियम बैटरी के धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड पदार्थ नई ऊर्जा वाहनों के लिए अपरिहार्य हैं। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक भट्ठा फर्नीचर भट्टों का एक प्रमुख घटक है, जो भट्ठा उत्पादन क्षमता में सुधार कर सकता है और ऊर्जा खपत को काफी कम कर सकता है।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादों का उपयोग विभिन्न ऑटोमोटिव घटकों में भी व्यापक रूप से किया जाता है। इसके अलावा, SiC उपकरणों का उपयोग मुख्य रूप से नए ऊर्जा वाहनों के PCU (पावर कंट्रोल यूनिट, जैसे ऑन-बोर्ड DC/DC) और OBC (चार्जिंग यूनिट) में किया जाता है। SiC उपकरण PCU उपकरणों के भार और आयतन को कम कर सकते हैं, स्विच हानियों को कम कर सकते हैं, और उपकरणों के कार्य तापमान और सिस्टम दक्षता में सुधार कर सकते हैं; OBC चार्जिंग के दौरान यूनिट पावर स्तर को बढ़ाना, सर्किट संरचना को सरल बनाना, पावर घनत्व में सुधार करना और चार्जिंग गति को बढ़ाना भी संभव है। वर्तमान में, दुनिया भर की कई कार कंपनियों ने 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 को फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की उत्पादन प्रक्रिया में प्रमुख वाहक सामग्री के रूप में उपयोग 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 विकृत नहीं होते हैं, और हानिकारक प्रदूषक उत्पन्न नहीं करते हैं। ये आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले क्वार्ट्ज़ नाव के सहारे, नाव के बक्से और पाइप फिटिंग की जगह ले सकते हैं, और इनमें महत्वपूर्ण लागत लाभ भी हैं।
इसके अलावा, फोटोवोल्टिक सिलिकॉन कार्बाइड पावर उपकरणों के लिए बाज़ार की संभावनाएँ व्यापक हैं। SiC सामग्रियों में प्रतिरोध, गेट चार्ज और रिवर्स रिकवरी चार्ज विशेषताएँ कम होती हैं। SiC मॉसफ़ेट या SiC मॉसफ़ेट को SiC SBD फोटोवोल्टिक इन्वर्टर के साथ मिलाकर इस्तेमाल करने से रूपांतरण दक्षता 96% से बढ़कर 99% से ज़्यादा हो सकती है, ऊर्जा हानि 50% से ज़्यादा कम हो सकती है, और उपकरण चक्र जीवन 50 गुना बढ़ सकता है।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के संश्लेषण का इतिहास 1890 के दशक से जुड़ा है, जब सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग मुख्य रूप से यांत्रिक पिसाई सामग्री और दुर्दम्य सामग्रियों के लिए किया जाता था। उत्पादन तकनीक के विकास के साथ, उच्च तकनीक वाले SiC उत्पादों का व्यापक 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 तकनीक वाले सिरेमिक बनाने वाले उद्यम तेज़ी से विकसित हो रहे हैं, खासकर विकसित देशों में जहाँ यह घटना अधिक महत्वपूर्ण है। विदेशी निर्माताओं में मुख्य रूप से सेंट गोबेन, 3M, सेरामटेक, IBIDEN, शंक, नारिता ग्रुप, टोटो कॉर्पोरेशन, कूर्सटेक, क्योसेरा, असज़ैक, जापान जिंगके सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड, जापान स्पेशल सिरेमिक्स कंपनी लिमिटेड, IPS सिरेमिक्स आदि शामिल हैं।
यूरोप और अमेरिका जैसे विकसित देशों की तुलना में चीन में सिलिकॉन कार्बाइड का विकास अपेक्षाकृत देर से हुआ। जून 1951 में फर्स्ट ग्राइंडिंग व्हील फैक्ट्री में SiC निर्माण के लिए पहली औद्योगिक भट्टी के निर्माण के बाद से, चीन ने सिलिकॉन कार्बाइड का उत्पादन शुरू कर दिया। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के घरेलू निर्माता मुख्य रूप से शेडोंग प्रांत के वेफ़ांग शहर में केंद्रित हैं। विशेषज्ञों के अनुसार, ऐसा इसलिए है क्योंकि स्थानीय कोयला खनन उद्यम दिवालियापन का सामना कर रहे हैं और परिवर्तन की मांग कर रहे हैं। कुछ कंपनियों ने सिलिकॉन कार्बाइड पर शोध और उत्पादन शुरू करने के लिए जर्मनी से प्रासंगिक उपकरण मंगवाए हैं।ZPC प्रतिक्रिया सिंटर सिलिकॉन कार्बाइड के सबसे बड़े निर्माताओं में से एक है।
पोस्ट करने का समय: 09-नवंबर-2024