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, बिजली उपकरणों) का केवल एक छोटा सा हिस्सा है। इसका उपयोग अपघर्षक, काटने की सामग्री, संरचनात्मक सामग्री, ऑप्टिकल सामग्री, उत्प्रेरक वाहक और बहुत कुछ के रूप में भी किया जा सकता है। आज, हम मुख्य रूप से सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक पेश करते हैं, जिसमें रासायनिक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, कम तापीय विस्तार गुणांक, कम घनत्व और उच्च यांत्रिक शक्ति के फायदे 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 मल्टी टाइप संरचनात्मक यौगिक है, जिसमें मुख्य रूप से दो क्रिस्टल रूप शामिल हैं: α – SiC (उच्च तापमान स्थिर प्रकार) और β – SiC (कम तापमान स्थिर प्रकार)। कुल मिलाकर 200 से अधिक मल्टी प्रकार हैं, जिनमें β – SiC का 3C SiC और α – SiC का 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC और 15R SiC प्रतिनिधि हैं।
चित्र SiC मल्टीबॉडी 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 सरल 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 बदल जाता है। 4H SiC लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस पर आसानी से उत्पन्न होता है; 6H और 15R 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 इसे औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड एक रंगहीन और पारदर्शी क्रिस्टल है, जबकि औद्योगिक सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन, हल्के पीले, हल्के हरे, गहरे हरे, हल्के नीले, गहरे नीले या काले रंग का भी हो सकता है, जिसमें 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 हरे सिलिकॉन कार्बाइड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जबकि हल्के नीले से काले रंग के सिलिकॉन कार्बाइड को काले सिलिकॉन कार्बाइड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। काला सिलिकॉन कार्बाइड और हरा सिलिकॉन कार्बाइड दोनों अल्फा SiC हेक्सागोनल क्रिस्टल हैं, और हरे सिलिकॉन कार्बाइड माइक्रो पाउडर का उपयोग आमतौर पर सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के लिए कच्चे माल के रूप में किया जाता है।
विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा तैयार सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का प्रदर्शन
हालांकि, 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 ताकत में सुधार हुआ है।
उच्च प्रदर्शन संरचनात्मक सिरेमिक उच्च तापमान सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का उपयोग उच्च तापमान भट्टों, इस्पात धातु विज्ञान, पेट्रोकेमिकल्स, मैकेनिकल 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 का बाजार आकार 18.2 बिलियन युआन तक पहुंचने की उम्मीद है। अनुप्रयोग क्षेत्रों और डाउनस्ट्रीम विकास आवश्यकताओं के आगे विस्तार के साथ, यह अनुमान है कि 2025 तक सिलिकॉन कार्बाइड संरचनात्मक सिरेमिक का बाजार आकार 29.6 बिलियन युआन तक पहुंच 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 भट्टियों में उनके उत्कृष्ट उच्च तापमान यांत्रिक गुणों, अग्नि प्रतिरोध और थर्मल शॉक प्रतिरोध के कारण किया जाता है। उनमें से, रोलर भट्टियों का उपयोग मुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी पॉजिटिव इलेक्ट्रोड सामग्री, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट्स के सुखाने, सिंटरिंग और गर्मी उपचार के लिए किया जाता है। लिथियम बैटरी पॉजिटिव और नेगेटिव इलेक्ट्रोड सामग्री नई ऊर्जा वाहनों के लिए अपरिहार्य हैं। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक भट्ठा फर्नीचर भट्टियों का एक प्रमुख घटक है, जो भट्ठा उत्पादन क्षमता में सुधार कर सकता है और ऊर्जा की 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 PCU (पावर कंट्रोल यूनिट, जैसे ऑन-बोर्ड DC/DC) और नए ऊर्जा वाहनों के OBC (चार्जिंग यूनिट) में किया जाता है। SiC उपकरण PCU उपकरणों के वजन और मात्रा को कम कर सकते हैं, स्विच के नुकसान को कम कर सकते हैं, और उपकरणों के काम करने के तापमान और सिस्टम दक्षता में सुधार कर सकते हैं; OBC चार्जिंग के दौरान यूनिट पावर लेवल को बढ़ाना, सर्किट संरचना को सरल बनाना, पावर डेंसिटी में सुधार करना और चार्जिंग स्पीड 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 परिणामस्वरूप उत्पाद जैसे कि नाव का समर्थन, नाव के बक्से और पाइप फिटिंग में अच्छी थर्मल स्थिरता होती है, उच्च तापमान पर उपयोग किए जाने पर विकृत नहीं होते हैं, और हानिकारक प्रदूषक उत्पन्न नहीं करते हैं। वे आम तौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले क्वार्ट्ज नाव के समर्थन, नाव के बक्से और पाइप फिटिंग की जगह ले सकते हैं, और महत्वपूर्ण लागत लाभ हैं।
इसके अलावा, फोटोवोल्टिक सिलिकॉन कार्बाइड पावर डिवाइस के लिए बाजार की संभावनाएं व्यापक हैं। SiC सामग्रियों में प्रतिरोध, गेट चार्ज और रिवर्स रिकवरी चार्ज विशेषताएँ कम होती हैं। SiC Mosfet या SiC Mosfet का उपयोग SiC SBD फोटोवोल्टिक इनवर्टर के साथ करने से रूपांतरण दक्षता 96% से 99% से अधिक हो सकती है, ऊर्जा हानि 50% से अधिक कम हो सकती है, और उपकरण चक्र जीवन 50 गुना बढ़ सकता है।
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक के संश्लेषण का पता 1890 के दशक में लगाया जा सकता है, जब सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग मुख्य रूप से यांत्रिक पीसने वाली सामग्री और आग रोक सामग्री के लिए किया जाता था। उत्पादन तकनीक के विकास के साथ, उच्च तकनीक वाले SiC उत्पादों का व्यापक रूप से विकास हुआ है, और दुनिया भर के देश उन्नत सिरेमिक के औद्योगिकीकरण पर अधिक ध्यान दे रहे हैं। वे अब पारंपरिक सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की तैयारी से संतुष्ट नहीं हैं। उच्च तकनीक वाले सिरेमिक का उत्पादन करने वाले उद्यम अधिक 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 कं, लिमिटेड, जापान स्पेशल सिरेमिक्स कं, लिमिटेड, IPS सिरेमिक्स आदि शामिल हैं।
चीन में सिलिकॉन कार्बाइड का विकास यूरोप और अमेरिका जैसे विकसित देशों की तुलना में अपेक्षाकृत देर से हुआ। जून 1951 में फर्स्ट ग्राइंडिंग व्हील फैक्ट्री में SiC के 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 वेफ़ांग शहर, शेडोंग प्रांत में केंद्रित हैं। पेशेवरों 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 पेश किए हैं।ZPC प्रतिक्रिया सिन्टर सिलिकॉन कार्बाइड के सबसे बड़े निर्माताओं में से एक है।
पोस्ट करने का समय: नवम्बर-09-2024