Ing taun-taun pungkasan, semikonduktor senyawa silikon karbida wis entuk perhatian sing akeh ing industri kasebut. Nanging, minangka bahan kinerja dhuwur, silikon karbida mung bagean cilik saka piranti elektronik (dioda, piranti daya). Iki uga bisa digunakake minangka abrasif, bahan pemotong, bahan struktural, bahan optik, pembawa katalis, lan liya-liyane. Saiki, kita utamane ngenalake keramik silikon karbida, sing nduweni kaluwihan stabilitas kimia, tahan suhu dhuwur, tahan aus, tahan korosi, konduktivitas termal dhuwur, koefisien ekspansi termal sing kurang, kapadhetan sing kurang, lan kekuatan mekanik sing dhuwur. Iki digunakake sacara wiyar ing bidang kayata mesin kimia, energi lan perlindungan lingkungan, semikonduktor, metalurgi, pertahanan nasional lan industri militer.
Silikon karbida (SiC)ngandhut silikon lan karbon, lan minangka senyawa struktural multi tipe khas, utamane kalebu rong bentuk kristal: α - SiC (tipe stabil suhu dhuwur) lan β - SiC (tipe stabil suhu endhek). Ana luwih saka 200 multi tipe, ing antarane 3C SiC saka β - SiC lan 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, lan 15R SiC saka α - SiC minangka wakil.
Gambar Struktur Multibody SiC
Nalika suhu ing ngisor 1600 ℃, SiC ana ing wangun β-SiC lan bisa digawe saka campuran silikon lan karbon sing prasaja ing suhu sekitar 1450 ℃. Nalika suhu ngluwihi 1600 ℃, β-SiC alon-alon malih dadi macem-macem polimorf α-SiC. 4H SiC gampang diasilake ing suhu sekitar 2000 ℃; Polimorf 6H lan 15R mbutuhake suhu dhuwur ing ndhuwur 2100 ℃ supaya gampang dibentuk; 6H SiC bisa tetep stabil banget sanajan ing suhu ngluwihi 2200 ℃, saengga digunakake sacara wiyar ing aplikasi industri.
Silikon karbida murni iku kristal tanpa warna lan transparan, dene silikon karbida industri bisa uga tanpa warna, kuning pucet, ijo enom, ijo peteng, biru enom, biru peteng, utawa malah ireng, kanthi tingkat transparansi sing saya suda. Industri abrasif ngategorikake silikon karbida dadi rong jinis adhedhasar warna: silikon karbida ireng lan silikon karbida ijo. Silikon karbida sing ora ana warna nganti ijo peteng diklasifikasikake minangka silikon karbida ijo, dene silikon karbida biru enom nganti ireng diklasifikasikake minangka silikon karbida ireng. Silikon karbida ireng lan silikon karbida ijo loro-lorone minangka kristal heksagonal alfa SiC, lan bubuk mikro silikon karbida ijo umume digunakake minangka bahan mentah kanggo keramik silikon karbida.
Kinerja Keramik Silikon Karbida sing Disiapake kanthi Proses sing Beda-beda
Nanging, keramik silikon karbida nduweni kekurangan yaiku ketangguhan fraktur sing kurang lan kerapuhan sing dhuwur. Mulane, ing taun-taun pungkasan, keramik komposit adhedhasar keramik silikon karbida, kayata penguatan serat (utawa kumis), penguatan dispersi partikel heterogen, lan bahan fungsional gradien, wis muncul kanthi berturut-turut, sing ningkatake ketangguhan lan kekuatan bahan individu.
Minangka bahan keramik struktural kinerja dhuwur kanthi suhu dhuwur, keramik silikon karbida saya akeh digunakake ing kiln suhu dhuwur, metalurgi baja, petrokimia, elektronik mekanik, aerospace, energi lan perlindungan lingkungan, energi nuklir, mobil lan bidang liyane.
Ing taun 2022, ukuran pasar keramik struktural silikon karbida ing Tiongkok diarepake bakal tekan 18,2 milyar yuan. Kanthi ekspansi luwih lanjut saka lapangan aplikasi lan kabutuhan pertumbuhan hilir, dikira-kira ukuran pasar keramik struktural silikon karbida bakal tekan 29,6 milyar yuan ing taun 2025.
Ing mangsa ngarep, kanthi tingkat penetrasi kendaraan energi anyar, energi, industri, komunikasi lan bidang liyane sing saya tambah, uga syarat sing saya ketat kanggo komponen mekanik utawa komponen elektronik sing presisi dhuwur, tahan aus dhuwur, lan linuwih dhuwur ing macem-macem bidang, ukuran pasar produk keramik silikon karbida diarepake bakal terus berkembang, ing antarane kendaraan energi anyar lan fotovoltaik minangka wilayah pangembangan sing penting.
Keramik silikon karbida digunakake ing kiln keramik amarga sifat mekanik suhu dhuwur sing apik banget, tahan geni, lan tahan kejut termal. Antarane, kiln rol utamane digunakake kanggo pangatusan, sintering, lan perawatan panas bahan elektroda positif baterei lithium-ion, bahan elektroda negatif, lan elektrolit. Bahan elektroda positif lan negatif baterei litium penting banget kanggo kendaraan energi anyar. Furnitur kiln keramik silikon karbida minangka komponen kunci kiln, sing bisa ningkatake kapasitas produksi kiln lan nyuda konsumsi energi kanthi signifikan.
Produk keramik silikon karbida uga akeh digunakake ing macem-macem komponen otomotif. Kajaba iku, piranti SiC utamane digunakake ing PCU (unit kontrol daya, kayata DC/DC on-board) lan OBC (unit pangisi daya) kendaraan energi anyar. Piranti SiC bisa nyuda bobot lan volume peralatan PCU, nyuda kerugian saklar, lan nambah suhu kerja lan efisiensi sistem piranti; Uga bisa nambah tingkat daya unit, nyederhanakake struktur sirkuit, nambah kapadhetan daya, lan nambah kecepatan pangisian daya sajrone pangisian OBC. Saiki, akeh perusahaan mobil ing saindenging jagad wis nggunakake silikon karbida ing pirang-pirang model, lan adopsi silikon karbida skala gedhe wis dadi tren.
Nalika keramik silikon karbida digunakake minangka bahan pembawa utama ing proses produksi sel fotovoltaik, produk sing diasilake kayata penyangga prau, kothak prau, lan sambungan pipa duwe stabilitas termal sing apik, ora cacat nalika digunakake ing suhu dhuwur, lan ora ngasilake polusi sing mbebayani. Keramik iki bisa ngganti penyangga prau kuarsa, kothak prau, lan sambungan pipa sing umum digunakake, lan duwe kauntungan biaya sing signifikan.
Kajaba iku, prospek pasar kanggo piranti daya silikon karbida fotovoltaik uga jembar. Bahan SiC nduweni karakteristik resistensi, muatan gerbang, lan muatan pemulihan terbalik sing luwih murah. Nggunakake SiC Mosfet utawa SiC Mosfet sing digabungake karo inverter fotovoltaik SiC SBD bisa nambah efisiensi konversi saka 96% dadi luwih saka 99%, nyuda mundhut energi luwih saka 50%, lan nambah umur siklus peralatan nganti 50 kali lipat.
Sintesis keramik silikon karbida bisa ditelusuri maneh ing taun 1890-an, nalika silikon karbida utamane digunakake kanggo bahan penggilingan mekanik lan bahan tahan api. Kanthi perkembangan teknologi produksi, produk SiC teknologi tinggi wis dikembangake kanthi wiyar, lan negara-negara ing saindenging jagad luwih nggatekake industrialisasi keramik canggih. Dheweke ora marem maneh karo persiapan keramik silikon karbida tradisional. Perusahaan sing ngasilake keramik teknologi tinggi saya berkembang kanthi cepet, utamane ing negara maju ing ngendi fenomena iki luwih signifikan. Produsen manca utamane kalebu 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, lan liya-liyane.
Pangembangan silikon karbida ing Tiongkok relatif telat dibandhingake karo negara maju kaya ta Eropa lan Amerika. Wiwit tungku industri pertama kanggo nggawe SiC dibangun ing Pabrik Roda Gerinda Pertama ing wulan Juni 1951, Tiongkok wiwit ngasilake silikon karbida. Produsen keramik silikon karbida domestik utamane ana ing Kutha Weifang, Provinsi Shandong. Miturut para profesional, iki amarga perusahaan pertambangan batu bara lokal ngadhepi kebangkrutan lan nggoleki transformasi. Sawetara perusahaan wis ngenalake peralatan sing relevan saka Jerman kanggo miwiti riset lan ngasilake silikon karbida.ZPC minangka salah sawijining produsen silikon karbida sinter reaksi paling gedhe.
Wektu kiriman: 9-Nov-2024