Vitet e fundit, gjysmëpërçuesit e përbërë nga karbidi i silikonit kanë marrë vëmendje të gjerë në industri. Megjithatë, si një material me performancë të lartë, karbidi i silikonit është vetëm një pjesë e vogël e pajisjeve elektronike (dioda, pajisje energjie). Mund të përdoret gjithashtu si gërryes, materiale prerëse, materiale strukturore, materiale optike, bartës katalizatorësh dhe më shumë. Sot, ne prezantojmë kryesisht qeramikën e karbidit të silikonit, e cila ka avantazhet e stabilitetit kimik, rezistencës ndaj temperaturave të larta, rezistencës ndaj konsumimit, rezistencës ndaj korrozionit, përçueshmërisë së lartë termike, koeficientit të ulët të zgjerimit termik, dendësisë së ulët dhe rezistencës së lartë mekanike. Ato përdoren gjerësisht në fusha të tilla si makineritë kimike, energjia dhe mbrojtja e mjedisit, gjysmëpërçuesit, metalurgjia, mbrojtja kombëtare dhe industria ushtarake.
Karbid silikoni (SiC)përmban silic dhe karbon, dhe është një përbërje tipike strukturore shumëllojshme, që përfshin kryesisht dy forma kristalore: α-SiC (tipi i qëndrueshëm në temperaturë të lartë) dhe β-SiC (tipi i qëndrueshëm në temperaturë të ulët). Ekzistojnë më shumë se 200 lloje shumëllojshmesh në total, ndër të cilat 3C SiC i β-SiC dhe 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC dhe 15R SiC i α-SiC janë përfaqësues.
Figura Struktura e Shumëtrupave SiC
Kur temperatura është nën 1600 ℃, SiC ekziston në formën e β-SiC dhe mund të përgatitet nga një përzierje e thjeshtë silici dhe karboni në rreth 1450 ℃. Kur temperatura tejkalon 1600 ℃, β-SiC transformohet ngadalë në polimorfe të ndryshme të α-SiC. 4HSiC gjenerohet lehtësisht në rreth 2000 ℃; Polimorfet 6H dhe 15R kërkojnë temperatura të larta mbi 2100 ℃ për formim të lehtë; 6HSiC mund të mbetet shumë i qëndrueshëm edhe në temperatura që tejkalojnë 2200 ℃, duke e bërë atë të përdoret gjerësisht në aplikimet industriale.
Karbidi i pastër i silicit është një kristal pa ngjyrë dhe transparent, ndërsa karbidi industrial i silicit mund të jetë pa ngjyrë, i verdhë i zbehtë, jeshile e çelët, jeshile e errët, blu e çelët, blu e errët ose edhe i zi, me nivele transparence në rënie. Industria gërryese e kategorizon karbidin e silicit në dy lloje bazuar në ngjyrë: karbidi i silicit të zi dhe karbidi i silicit jeshil. Karbidi i silicit pa ngjyrë deri në jeshile të errët klasifikohet si karbidi i silicit jeshil, ndërsa karbidi i silicit nga blu e çelët deri në të zi klasifikohet si karbidi i silicit i zi. Karbidi i silicit të zi dhe karbidi i silicit jeshil janë të dy kristale gjashtëkëndore alfa SiC, dhe mikropluhuri i karbidit të silicit jeshil përdoret përgjithësisht si lëndë e parë për qeramikën e karbidit të silicit.
Performanca e Qeramikës së Karbitit të Silicit të Përgatitur nga Procese të Ndryshme
Megjithatë, qeramika e karabit të silicit ka disavantazhin e rezistencës së ulët ndaj thyerjes dhe brishtësisë së lartë. Prandaj, vitet e fundit, qeramika kompozite e bazuar në qeramikën e karabit të silicit, të tilla si përforcimi me fibra (ose mustaqe), forcimi me shpërndarje heterogjene të grimcave dhe materialet funksionale gradiente, janë shfaqur me radhë, duke përmirësuar rezistencën dhe qëndrueshmërinë e materialeve individuale.
Si një material qeramik strukturor me performancë të lartë për temperatura të larta, qeramika e karabit të silikonit është aplikuar gjithnjë e më shumë në furrat me temperatura të larta, metalurgjinë e çelikut, petrokimikatet, elektronikën mekanike, hapësirën ajrore, mbrojtjen e energjisë dhe mjedisit, energjinë bërthamore, automobilat dhe fusha të tjera.
Në vitin 2022, madhësia e tregut të qeramikës strukturore prej karabit të silicit në Kinë pritet të arrijë në 18.2 miliardë juanë. Me zgjerimin e mëtejshëm të fushave të aplikimit dhe nevojat për rritje në rrjedhën e prodhimit, vlerësohet se madhësia e tregut të qeramikës strukturore prej karabit të silicit do të arrijë në 29.6 miliardë juanë deri në vitin 2025.
Në të ardhmen, me rritjen e shkallës së depërtimit të automjeteve të reja të energjisë, energjisë, industrisë, komunikimit dhe fushave të tjera, si dhe kërkesat gjithnjë e më të rrepta për komponentë mekanikë ose komponentë elektronikë me saktësi të lartë, rezistencë të lartë ndaj konsumimit dhe besueshmëri të lartë në fusha të ndryshme, madhësia e tregut të produkteve qeramike të karabit të silikonit pritet të vazhdojë të zgjerohet, ndër të cilat automjetet e reja të energjisë dhe fotovoltaikët janë fusha të rëndësishme zhvillimi.
Qeramika prej karabit silici përdoret në furrat qeramike për shkak të vetive të shkëlqyera mekanike në temperatura të larta, rezistencës ndaj zjarrit dhe rezistencës ndaj goditjeve termike. Midis tyre, furrat me rul përdoren kryesisht për tharjen, sinterimin dhe trajtimin termik të materialeve të elektrodave pozitive të baterive litium-jon, materialeve të elektrodave negative dhe elektroliteve. Materialet e elektrodave pozitive dhe negative të baterive litium janë të domosdoshme për automjetet e energjisë së re. Mobiljet e furrës prej qeramike prej karabit silici janë një komponent kyç i furrave, të cilat mund të përmirësojnë kapacitetin e prodhimit të furrës dhe të ulin ndjeshëm konsumin e energjisë.
Produktet qeramike të karabit të silikonit përdoren gjithashtu gjerësisht në komponentë të ndryshëm të automobilave. Përveç kësaj, pajisjet SiC përdoren kryesisht në PCU (njësi kontrolli të fuqisë, të tilla si DC/DC në bord) dhe OBC (njësi karikimi) të automjeteve me energji të re. Pajisjet SiC mund të zvogëlojnë peshën dhe vëllimin e pajisjeve PCU, të zvogëlojnë humbjet e ndërprerësve dhe të përmirësojnë temperaturën e punës dhe efikasitetin e sistemit të pajisjeve; Është gjithashtu e mundur të rritet niveli i fuqisë së njësisë, të thjeshtohet struktura e qarkut, të përmirësohet dendësia e fuqisë dhe të rritet shpejtësia e karikimit gjatë karikimit OBC. Aktualisht, shumë kompani makinash në të gjithë botën kanë përdorur karabit të silikonit në modele të shumta, dhe miratimi në shkallë të gjerë i karabit të silikonit është bërë një trend.
Kur qeramika e karbit të silicit përdoret si materiale kryesore bartëse në procesin e prodhimit të qelizave fotovoltaike, produktet që rezultojnë, të tilla si mbështetëset e anijeve, kutitë e anijeve dhe pajisjet e tubave, kanë stabilitet të mirë termik, nuk deformohen kur përdoren në temperatura të larta dhe nuk prodhojnë ndotës të dëmshëm. Ato mund të zëvendësojnë mbështetëset e anijeve prej kuarci, kutitë e anijeve dhe pajisjet e tubave që përdoren zakonisht, dhe kanë avantazhe të konsiderueshme në kosto.
Përveç kësaj, perspektivat e tregut për pajisjet fotovoltaike të energjisë prej karbidi silikoni janë të gjera. Materialet SiC kanë karakteristika më të ulëta në rezistencë, ngarkesë porte dhe ngarkesë të rikuperimit të kundërt. Përdorimi i SiC Mosfet ose SiC Mosfet i kombinuar me invertorët fotovoltaikë SiC SBD mund të rrisë efikasitetin e konvertimit nga 96% në mbi 99%, të zvogëlojë humbjen e energjisë me më shumë se 50% dhe të rrisë jetëgjatësinë e pajisjeve me 50 herë.
Sinteza e qeramikës së karabit të silikonit mund të gjurmohet që nga vitet 1890, kur karabiti i silikonit përdorej kryesisht për materiale mekanike bluarjeje dhe materiale zjarrduruese. Me zhvillimin e teknologjisë së prodhimit, produktet SiC me teknologji të lartë janë zhvilluar gjerësisht dhe vendet në mbarë botën po i kushtojnë më shumë vëmendje industrializimit të qeramikës së përparuar. Ato nuk janë më të kënaqura me përgatitjen e qeramikës tradicionale të karabit të silikonit. Ndërmarrjet që prodhojnë qeramikë me teknologji të lartë po zhvillohen më shpejt, veçanërisht në vendet e zhvilluara ku ky fenomen është më i rëndësishëm. Prodhuesit e huaj përfshijnë kryesisht 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, etj.
Zhvillimi i karabit të silicit në Kinë ishte relativisht i vonë në krahasim me vendet e zhvilluara si Evropa dhe Amerika. Që kur furra e parë industriale për prodhimin e SiC u ndërtua në Fabrikën e Parë të Rrotave të Bluarjes në qershor 1951, Kina filloi prodhimin e karabit të silicit. Prodhuesit vendas të qeramikës së karabit të silicit janë përqendruar kryesisht në qytetin Weifang, Provinca Shandong. Sipas profesionistëve, kjo ndodh sepse ndërmarrjet lokale të minierave të qymyrit po përballen me falimentimin dhe kërkojnë transformim. Disa kompani kanë sjellë pajisje përkatëse nga Gjermania për të filluar kërkimin dhe prodhimin e karabit të silicit.ZPC është një nga prodhuesit më të mëdhenj të karbidit të silikonit të sinterizuar me reaksion.
Koha e postimit: 09 nëntor 2024