Акыркы жылдары кремний карбидинин кошулмаларынын жарым өткөргүчтөрү өнөр жайда кеңири көңүл бурууга ээ болду. Бирок, жогорку өндүрүмдүү материал катары кремний карбиди электрондук түзүлүштөрдүн (диоддор, кубаттуулук түзүлүштөрү) кичинекей бөлүгү гана. Аны абразивдер, кесүүчү материалдар, конструкциялык материалдар, оптикалык материалдар, катализатор ташуучулар жана башкалар катары да колдонсо болот. Бүгүнкү күндө биз негизинен химиялык туруктуулук, жогорку температурага туруктуулук, эскирүүгө туруктуулук, коррозияга туруктуулук, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү, төмөнкү жылуулук кеңейүү коэффициенти, төмөн тыгыздык жана жогорку механикалык бекемдик сыяктуу артыкчылыктарга ээ болгон кремний карбидинин керамикасын киргизип жатабыз. Алар химиялык машина куруу, энергетика жана айлана-чөйрөнү коргоо, жарым өткөргүчтөр, металлургия, улуттук коргонуу жана аскердик өнөр жай сыяктуу тармактарда кеңири колдонулат.
Кремний карбиди (SiC)кремний менен көмүртекти камтыйт жана типтүү көп типтүү структуралык кошулма болуп саналат, негизинен эки кристалл формасын камтыйт: α – SiC (жогорку температурадагы туруктуу түрү) жана β – SiC (төмөнкү температурадагы туруктуу түрү). Жалпысынан 200дөн ашык көп типтүү түрү бар, алардын ичинен β – SiCнин 3C SiC жана α – SiCнин 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC жана 15R SiC типтүү болуп саналат.
SiC көп денелүү түзүлүшүн сүрөткө тартыңыз
Температура 1600 ℃ төмөн болгондо, SiC β – SiC түрүндө болот жана кремний менен көмүртектин жөнөкөй аралашмасынан болжол менен 1450 ℃ температурада даярдалышы мүмкүн. Температура 1600 ℃ жогору болгондо, β – SiC акырындык менен α – SiC ар кандай полиморфторуна айланат. 4H SiC 2000 ℃ тегерегинде оңой пайда болот; 6H жана 15R полиморфторунун экөө тең оңой пайда болушу үчүн 2100 ℃ жогору жогорку температураны талап кылат; 6H SiC 2200 ℃ жогору температурада да абдан туруктуу бойдон кала алат, бул аны өнөр жайлык колдонмолордо кеңири колдонууга мүмкүндүк берет.
Таза кремний карбиди түссүз жана тунук кристалл, ал эми өнөр жай кремний карбиди түссүз, боз сары, ачык жашыл, кочкул жашыл, ачык көк, кочкул көк же ал тургай кара түстө болушу мүмкүн, тунуктук деңгээли төмөндөйт. Абразивдүү өнөр жай кремний карбидин түсүнө жараша эки түргө бөлөт: кара кремний карбиди жана жашыл кремний карбиди. Түссүздөн кочкул жашылга чейинки кремний карбиди жашыл кремний карбиди, ал эми ачык көктөн кара кремний карбиди кара кремний карбиди деп классификацияланат. Кара кремний карбиди жана жашыл кремний карбиди экөө тең альфа SiC алты бурчтуу кристаллдары болуп саналат жана жашыл кремний карбидинин микро порошогу көбүнчө кремний карбиди керамикасы үчүн чийки зат катары колдонулат.
Ар кандай процесстер менен даярдалган кремний карбидинин керамикасынын иштеши
Бирок, кремний карбиддик керамиканын сынууга туруктуулугу төмөн жана морттугу жогору кемчилиги бар. Ошондуктан, акыркы жылдары кремний карбиддик керамикага негизделген композиттик керамика, мисалы, була (же мурут) арматурасы, гетерогендик бөлүкчөлөрдүн дисперсиясын күчөтүү жана градиенттүү функционалдык материалдар, удаалаш пайда болуп, жеке материалдардын бекемдигин жана бекемдигин жогорулатты.
Жогорку натыйжалуу структуралык керамикалык жогорку температуралуу материал катары, кремний карбиддик керамика жогорку температуралуу мештерде, болот металлургиясында, нефтехимияда, механикалык электроникада, аэрокосмостук, энергетика жана айлана-чөйрөнү коргоодо, ядролук энергияда, автомобильдерде жана башка тармактарда барган сайын кеңири колдонулуп келет.
2022-жылы Кытайдагы кремний карбидинин структуралык керамикасынын рыногунун көлөмү 18,2 миллиард юанга жетет деп күтүлүүдө. Колдонуу тармактарынын андан ары кеңейиши жана андан кийинки өсүү муктаждыктары менен, кремний карбидинин структуралык керамикасынын рыногунун көлөмү 2025-жылга чейин 29,6 миллиард юанга жетет деп болжолдонууда.
Келечекте жаңы энергиялык унаалардын, энергетиканын, өнөр жайдын, байланыштын жана башка тармактардын жайылуу ылдамдыгынын жогорулашы, ошондой эле ар кандай тармактардагы жогорку тактыктагы, жогорку эскирүүгө туруктуулуктагы жана жогорку ишенимдүүлүктөгү механикалык компоненттерге же электрондук компоненттерге болгон талаптардын күчөшү менен кремний карбиддик керамикалык продукциялардын рыногунун көлөмү кеңейе берет деп күтүлүүдө, алардын арасында жаңы энергиялык унаалар жана фотоэлектрика маанилүү өнүгүү багыттары болуп саналат.
Кремний карбиддик керамика жогорку температурага туруктуулугунан жана жылуулук соккусуна туруктуулугунан улам керамикалык мештерде колдонулат. Алардын ичинен ролик мештери негизинен литий-иондук батареянын оң электрод материалдарын, терс электрод материалдарын жана электролиттерди кургатуу, бышыруу жана жылуулук менен иштетүү үчүн колдонулат. Литий батареясынын оң жана терс электрод материалдары жаңы энергия менен иштеген унаалар үчүн абдан маанилүү. Кремний карбиддик керамикалык меш эмеректери мештердин негизги компоненти болуп саналат, ал мештин өндүрүштүк кубаттуулугун жакшыртып, энергияны керектөөнү бир топ азайта алат.
Кремний карбидинин керамикалык буюмдары ар кандай автоунаа тетиктеринде да кеңири колдонулат. Мындан тышкары, SiC түзүлүштөрү негизинен жаңы энергиялык унаалардын PCUларында (кубаттуулукту башкаруу блоктору, мисалы, борттогу DC/DC) жана OBCлерде (кубаттоо блоктору) колдонулат. SiC түзүлүштөрү PCU жабдууларынын салмагын жана көлөмүн азайтып, өчүргүчтүн жоготууларын азайтып, түзмөктөрдүн иштөө температурасын жана системанын натыйжалуулугун жакшырта алат; ошондой эле OBC кубаттоо учурунда блоктун кубаттуулук деңгээлин жогорулатууга, схеманын түзүлүшүн жөнөкөйлөштүрүүгө, кубаттуулуктун тыгыздыгын жакшыртууга жана кубаттоо ылдамдыгын жогорулатууга болот. Учурда дүйнө жүзү боюнча көптөгөн автоунаа компаниялары кремний карбидин бир нече моделдерде колдонушат жана кремний карбидин кеңири масштабда кабыл алуу тенденцияга айланды.
Фотоэлектрдик элементтерди өндүрүү процессинде кремний карбиддик керамика негизги ташуучу материалдар катары колдонулганда, кайык таянычтары, кайык кутучалары жана түтүк фитингдери сыяктуу алынган продукциялар жакшы жылуулук туруктуулугуна ээ, жогорку температурада колдонулганда деформацияланбайт жана зыяндуу булгоочу заттарды чыгарбайт. Алар көп колдонулган кварц кайык таянычтарын, кайык кутучаларын жана түтүк фитингдерин алмаштыра алат жана олуттуу баа артыкчылыктарына ээ.
Мындан тышкары, фотоэлектрдик кремний карбидинин кубат берүүчү түзүлүштөрүнүн рыноктук келечеги кеңири. SiC материалдарынын каршылык, дарбаза заряды жана тескери калыбына келтирүү зарядынын мүнөздөмөлөрү төмөн. SiC Mosfet же SiC Mosfetти SiC SBD фотоэлектрдик инверторлору менен айкалыштырып колдонуу конверсиянын натыйжалуулугун 96% дан 99% дан ашыкка чейин жогорулатат, энергиянын жоготуусун 50% дан ашык азайтат жана жабдуулардын циклинин иштөө мөөнөтүн 50 эсеге узартат.
Кремний карбидинин керамикасынын синтези 1890-жылдарга барып такалат, ал кезде кремний карбиди негизинен механикалык майдалоочу материалдар жана отко чыдамдуу материалдар үчүн колдонулган. Өндүрүш технологиясынын өнүгүшү менен жогорку технологиялуу SiC продукциялары кеңири өнүккөн жана дүйнө жүзү боюнча өлкөлөр өнүккөн керамиканы өнөр жайлаштырууга көбүрөөк көңүл буруп жатышат. Алар салттуу кремний карбидинин керамикасын даярдоого канааттанбай калышты. Жогорку технологиялуу керамика чыгаруучу ишканалар, айрыкча, бул көрүнүш көбүрөөк байкалган өнүккөн өлкөлөрдө тездик менен өнүгүп жатат. Чет элдик өндүрүүчүлөрдүн катарына негизинен 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 ж.б. кирет.
Кытайда кремний карбидин өндүрүү Европа жана Америка сыяктуу өнүккөн өлкөлөргө салыштырмалуу кеч өнүккөн. 1951-жылдын июнь айында Биринчи майдалоочу дөңгөлөк заводунда SiC өндүрүү үчүн биринчи өнөр жай меши курулгандан бери, Кытай кремний карбидин чыгара баштаган. Кремний карбидинин ата мекендик өндүрүүчүлөрү негизинен Шаньдун провинциясынын Вэйфан шаарында топтолгон. Адистердин айтымында, бул жергиликтүү көмүр казуучу ишканалар банкроттукка туш болуп, трансформацияга умтулуп жаткандыктан. Айрым компаниялар кремний карбидин изилдөө жана өндүрүү үчүн Германиядан тиешелүү жабдууларды алып келишкен.ZPC реакциялык агломерленген кремний карбидинин эң ири өндүрүүчүлөрүнүн бири болуп саналат.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 9-ноябры