Во последниве години, полупроводниците од силициум карбид добија широко внимание во индустријата. Сепак, како високо-перформансен материјал, силициум карбидот е само мал дел од електронските уреди (диоди, енергетски уреди). Може да се користи и како абразиви, материјали за сечење, структурни материјали, оптички материјали, носачи на катализатори и друго. Денес, главно воведуваме силициум карбидна керамика, која има предности како хемиска стабилност, отпорност на високи температури, отпорност на абење, отпорност на корозија, висока топлинска спроводливост, низок коефициент на топлинска експанзија, мала густина и висока механичка цврстина. Тие се широко користени во области како што се хемиска машинерија, енергетика и заштита на животната средина, полупроводници, металургија, национална одбрана и воена индустрија.
Силициум карбид (SiC)Содржи силициум и јаглерод и е типично повеќетипно структурно соединение, кое главно вклучува две кристални форми: α-SiC (тип стабилен на висока температура) и β-SiC (тип стабилен на ниска температура). Вкупно има повеќе од 200 повеќетипови, меѓу кои репрезентативни се 3C SiC од β-SiC и 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC и 15R SiC од α-SiC.
Слика SiC структура на повеќе тела
Кога температурата е под 1600 ℃, SiC постои во форма на β-SiC и може да се подготви од едноставна мешавина од силициум и јаглерод на околу 1450 ℃. Кога температурата надминува 1600 ℃, β-SiC полека се трансформира во различни полиморфи на α-SiC. 4HSiC лесно се генерира на околу 2000 ℃; И 6H и 15R полиморфите бараат високи температури над 2100 ℃ за лесно формирање; 6HSiC може да остане многу стабилен дури и на температури над 2200 ℃, што го прави широко користен во индустриски апликации.
Чистиот силициум карбид е безбоен и транспарентен кристал, додека индустрискиот силициум карбид може да биде безбоен, бледо жолт, светло зелен, темно зелен, светло син, темно син, па дури и црн, со намалување на нивоата на транспарентност. Абразивната индустрија го категоризира силициум карбидот во два вида врз основа на бојата: црн силициум карбид и зелен силициум карбид. Безбоен до темно зелен силициум карбид е класифициран како зелен силициум карбид, додека светло син до црн силициум карбид е класифициран како црн силициум карбид. Црниот силициум карбид и зелениот силициум карбид се алфа-SiC хексагонални кристали, а зелениот микроправ од силициум карбид генерално се користи како суровина за силициум карбидна керамика.
Перформанси на силициум карбидна керамика подготвена со различни процеси
Сепак, силициум-карбидната керамика има недостаток на ниска цврстина на кршење и висока кршливост. Затоа, во последниве години, последователно се појавуваат композитната керамика базирана на силициум-карбидната керамика, како што се засилување со влакна (или мустаќи), зајакнување со хетерогена дисперзија на честички и градиентни функционални материјали, подобрувајќи ја цврстината и цврстината на поединечните материјали.
Како високо-перформансен структурен керамички материјал за високи температури, силициум-карбидната керамика се повеќе се применува во високотемпературни печки, металургија на челик, петрохемикалии, механичка електроника, воздухопловство, енергетика и заштита на животната средина, нуклеарна енергија, автомобили и други области.
Во 2022 година, се очекува големината на пазарот на силициум карбидна структурна керамика во Кина да достигне 18,2 милијарди јуани. Со понатамошно проширување на полињата на примена и потребите за раст низводно, се проценува дека големината на пазарот на силициум карбидна структурна керамика ќе достигне 29,6 милијарди јуани до 2025 година.
Во иднина, со зголемената стапка на пенетрација на нови енергетски возила, енергетиката, индустријата, комуникациите и други области, како и сè построгите барања за високопрецизни, висока отпорност на абење и високосигурни механички компоненти или електронски компоненти во различни области, се очекува големината на пазарот на силициум карбидни керамички производи да продолжи да се шири, меѓу кои новите енергетски возила и фотоволтаиците се важни области на развој.
Силициум карбидната керамика се користи во керамичките печки поради нивните одлични механички својства на висока температура, отпорност на пожар и отпорност на термички шок. Меѓу нив, ролерските печки главно се користат за сушење, синтерување и термичка обработка на материјали за позитивни електроди на литиум-јонски батерии, материјали за негативни електроди и електролити. Материјалите за позитивни и негативни електроди на литиумски батерии се неопходни за возила со нова енергија. Мебелот за силициум карбидна керамика во печките е клучна компонента на печките, што може да го подобри производствениот капацитет на печките и значително да ја намали потрошувачката на енергија.
Керамичките производи од силициум карбид се широко користени и во различни автомобилски компоненти. Покрај тоа, SiC уредите главно се користат во PCU (единици за контрола на моќност, како што се вградени DC/DC) и OBC (единици за полнење) на нови енергетски возила. SiC уредите можат да ја намалат тежината и волуменот на PCU опремата, да ги намалат загубите на прекинувачите и да ја подобрат работната температура и ефикасноста на системот на уредите; Исто така е можно да се зголеми нивото на моќност на единицата, да се поедностави структурата на колото, да се подобри густината на моќност и да се зголеми брзината на полнење за време на OBC полнењето. Во моментов, многу автомобилски компании ширум светот користат силициум карбид во повеќе модели, а масовното усвојување на силициум карбид стана тренд.
Кога силициум-карбидната керамика се користи како клучен носечки материјал во процесот на производство на фотоволтаични ќелии, добиените производи како што се потпирачи за чамци, кутии за чамци и фитинзи за цевки имаат добра термичка стабилност, не се деформираат кога се користат на високи температури и не произведуваат штетни загадувачи. Тие можат да ги заменат вообичаено користените кварцни потпирачи за чамци, кутии за чамци и фитинзи за цевки, и имаат значителни ценовни предности.
Покрај тоа, пазарните перспективи за фотоволтаични силициум карбидни енергетски уреди се широки. SiC материјалите имаат помал отпор, полнење на портата и карактеристики на обратно обновување на полнењето. Употребата на SiC Mosfet или SiC Mosfet во комбинација со SiC SBD фотоволтаични инвертори може да ја зголеми ефикасноста на конверзија од 96% на над 99%, да ги намали загубите на енергија за повеќе од 50% и да го зголеми животниот циклус на опремата за 50 пати.
Синтезата на силициум карбидна керамика може да се проследи до 1890-тите, кога силициум карбидот главно се користел за материјали за механичко мелење и огноотпорни материјали. Со развојот на производствената технологија, високотехнолошките SiC производи се широко развиени, а земјите ширум светот обрнуваат поголемо внимание на индустријализацијата на напредната керамика. Тие повеќе не се задоволни со подготовката на традиционална силициум карбидна керамика. Претпријатијата што произведуваат високотехнолошка керамика се развиваат побрзо, особено во развиените земји каде што овој феномен е позначаен. Странските производители главно вклучуваат 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, итн.
Развојот на силициум карбид во Кина беше релативно доцна во споредба со развиените земји како што се Европа и Америка. Откако првата индустриска печка за производство на SiC беше изградена во Првата фабрика за брусилки во јуни 1951 година, Кина започна со производство на силициум карбид. Домашните производители на силициум карбидна керамика се главно концентрирани во градот Вејфанг, покраината Шандонг. Според професионалците, ова е затоа што локалните претпријатија за рударство на јаглен се соочуваат со банкрот и бараат трансформација. Некои компании воведоа соодветна опрема од Германија за да започнат со истражување и производство на силициум карбид.ZPC е еден од најголемите производители на реактивно синтеруван силициум карбид.
Време на објавување: 09.11.2024