Sa mga nagdaang taon, ang silicon carbide compound semiconductors ay nakatanggap ng malawakang atensyon sa industriya. Gayunpaman, bilang isang materyal na may mataas na pagganap, ang silicon carbide ay isang maliit na bahagi lamang ng mga elektronikong aparato (diodes, power device). Maaari rin itong gamitin bilang mga abrasive, cutting materials, structural materials, optical materials, catalyst carriers, at higit pa. Ngayon, pangunahin naming ipinakilala ang mga silicon carbide ceramics, na may mga pakinabang ng chemical stability, mataas na temperatura resistance, wear resistance, corrosion resistance, mataas na thermal conductivity, mababang thermal expansion coefficient, mababang density, at mataas na mekanikal na lakas. Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga larangan tulad ng makinarya ng kemikal, enerhiya at proteksyon sa kapaligiran, semiconductors, metalurhiya, pambansang depensa at industriya ng militar.
Silicon carbide (SiC)naglalaman ng silikon at carbon, at ito ay isang tipikal na multi-type structural compound, pangunahin kasama ang dalawang kristal na anyo: α - SiC (high-temperature stable type) at β - SiC (low-temperature stable type). Mayroong higit sa 200 maraming uri sa kabuuan, kung saan ang 3C SiC ng β – SiC at ang 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC, at 15R SiC ng α – SiC ay kinatawan.
Larawan SiC Multibody Structure
Kapag ang temperatura ay mas mababa sa 1600 ℃, ang SiC ay umiiral sa anyo ng β - SiC at maaaring ihanda mula sa isang simpleng pinaghalong silikon at carbon sa paligid ng 1450 ℃. Kapag ang temperatura ay lumampas sa 1600 ℃, ang β - SiC ay dahan-dahang nagbabago sa iba't ibang polymorph ng α - SiC. Ang 4H SiC ay madaling nabuo sa paligid ng 2000 ℃; Ang parehong 6H at 15R polymorph ay nangangailangan ng mataas na temperatura sa itaas 2100 ℃ para sa madaling pagbuo; Ang 6H SiC ay maaaring manatiling napaka-stable kahit na sa mga temperatura na lumampas sa 2200 ℃, na ginagawa itong malawakang ginagamit sa mga pang-industriyang aplikasyon.
Ang purong silicon carbide ay walang kulay at transparent na kristal, habang ang pang-industriya na silicon carbide ay maaaring walang kulay, maputlang dilaw, mapusyaw na berde, madilim na berde, mapusyaw na asul, madilim na asul, o kahit itim, na may pagbaba ng antas ng transparency. Ang nakasasakit na industriya ay ikinategorya ang silicon carbide sa dalawang uri batay sa kulay: black silicon carbide at green silicon carbide. Ang walang kulay hanggang maitim na berdeng silicon carbide ay inuri bilang berdeng silicon carbide, habang ang mapusyaw na asul hanggang itim na silicon carbide ay inuri bilang itim na silicon carbide. Ang black silicon carbide at green silicon carbide ay parehong alpha SiC hexagonal crystals, at green silicon carbide micro powder ay karaniwang ginagamit bilang raw material para sa silicon carbide ceramics.
Pagganap ng Silicon Carbide Ceramics na Inihanda ng Iba't Ibang Proseso
Gayunpaman, ang mga silicon carbide ceramics ay may kawalan ng mababang fracture toughness at mataas na brittleness. Samakatuwid, sa mga nakaraang taon, ang mga composite ceramics batay sa silicon carbide ceramics, tulad ng fiber (o whisker) reinforcement, heterogenous particle dispersion strengthening, at gradient functional materials, ay sunud-sunod na lumitaw, na nagpapataas ng tibay at lakas ng mga indibidwal na materyales.
Bilang isang high-performance na structural ceramic na high-temperature na materyal, ang silicon carbide ceramics ay lalong inilapat sa mga high-temperature kiln, steel metalurgy, petrochemicals, mechanical electronics, aerospace, enerhiya at proteksyon sa kapaligiran, nuclear energy, mga sasakyan at iba pang larangan.
Sa 2022, ang laki ng merkado ng silicon carbide structural ceramics sa China ay inaasahang aabot sa 18.2 bilyong yuan. Sa karagdagang pagpapalawak ng mga larangan ng aplikasyon at mga pangangailangan sa downstream na paglago, tinatantya na ang laki ng merkado ng silicon carbide structural ceramics ay aabot sa 29.6 bilyong yuan sa 2025.
Sa hinaharap, sa pagtaas ng rate ng pagtagos ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya, enerhiya, industriya, komunikasyon at iba pang larangan, pati na rin ang lalong mahigpit na mga kinakailangan para sa mataas na katumpakan, mataas na paglaban sa pagsusuot, at mataas na pagiging maaasahan ng mga mekanikal na bahagi o mga elektronikong sangkap sa iba't ibang larangan, ang laki ng merkado ng mga produktong silicon carbide ceramic ay inaasahang patuloy na lalawak, kung saan ang mga bagong sasakyan ng enerhiya at photovoltaics ay mahalagang mga lugar ng pag-unlad.
Ang Silicon carbide ceramics ay ginagamit sa mga ceramic kiln dahil sa kanilang mahusay na mataas na temperatura na mekanikal na katangian, paglaban sa sunog, at thermal shock resistance. Kabilang sa mga ito, ang mga roller kiln ay pangunahing ginagamit para sa pagpapatuyo, sintering, at heat treatment ng lithium-ion battery positive electrode materials, negative electrode materials, at electrolytes. Ang lithium battery positive at negative electrode materials ay kailangang-kailangan para sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya. Ang silicone carbide ceramic kiln furniture ay isang mahalagang bahagi ng mga hurno, na maaaring mapabuti ang kapasidad ng produksyon ng tapahan at makabuluhang bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya.
Ang mga produktong silicone carbide ceramic ay malawakang ginagamit din sa iba't ibang bahagi ng automotive. Bilang karagdagan, ang mga SiC device ay pangunahing ginagamit sa mga PCU (mga power control unit, tulad ng on-board DC/DC) at mga OBC (charging unit) ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya. Maaaring bawasan ng mga SiC device ang bigat at dami ng kagamitan ng PCU, bawasan ang pagkalugi ng switch, at pagbutihin ang temperatura ng pagtatrabaho at kahusayan ng system ng mga device; Posible ring taasan ang antas ng power ng unit, pasimplehin ang istraktura ng circuit, pagbutihin ang density ng kuryente, at pataasin ang bilis ng pag-charge habang nagcha-charge ang OBC. Sa kasalukuyan, maraming kumpanya ng kotse sa buong mundo ang gumamit ng silicon carbide sa maraming modelo, at ang malakihang paggamit ng silicon carbide ay naging uso.
Kapag ang silicon carbide ceramics ay ginagamit bilang pangunahing carrier materials sa proseso ng produksyon ng mga photovoltaic cells, ang mga resultang produkto tulad ng boat supports, boat boxes, at pipe fittings ay may magandang thermal stability, hindi deform kapag ginamit sa mataas na temperatura, at hindi gumagawa ng mga nakakapinsalang pollutant. Maaari nilang palitan ang mga karaniwang ginagamit na quartz boat support, boat box, at pipe fitting, at may malaking pakinabang sa gastos.
Bilang karagdagan, ang mga prospect ng merkado para sa photovoltaic silicon carbide power device ay malawak. Ang mga materyales ng SiC ay may mas mababa sa resistensya, singil sa gate, at mga katangian ng reverse recovery charge. Ang paggamit ng SiC Mosfet o SiC Mosfet na sinamahan ng mga SiC SBD photovoltaic inverter ay maaaring tumaas ang kahusayan ng conversion mula 96% hanggang lampas 99%, bawasan ang pagkawala ng enerhiya ng higit sa 50%, at pataasin ng 50 beses ang cycle ng kagamitan.
Ang synthesis ng silicon carbide ceramics ay maaaring masubaybayan pabalik sa 1890s, kapag ang silicon carbide ay pangunahing ginagamit para sa mekanikal na mga materyales sa paggiling at mga refractory na materyales. Sa pag-unlad ng teknolohiya ng produksyon, ang mga high-tech na SiC na produkto ay malawakang binuo, at ang mga bansa sa buong mundo ay mas binibigyang pansin ang industriyalisasyon ng mga advanced na keramika. Hindi na sila nasisiyahan sa paghahanda ng tradisyonal na silicon carbide ceramics. Ang mga negosyong gumagawa ng mga high-tech na ceramics ay mas mabilis na umuunlad, lalo na sa mga mauunlad na bansa kung saan mas makabuluhan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Pangunahing kasama sa mga dayuhang tagagawa ang 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, atbp.
Ang pagbuo ng silicon carbide sa China ay medyo huli kumpara sa mga mauunlad na bansa tulad ng Europa at Amerika. Dahil ang unang industriyal na hurno para sa pagmamanupaktura ng SiC ay itinayo sa First Grinding Wheel Factory noong Hunyo 1951, nagsimula ang China sa paggawa ng silicon carbide. Ang mga domestic na tagagawa ng silicon carbide ceramics ay pangunahing puro sa Weifang City, Shandong Province. Ayon sa mga propesyonal, ito ay dahil ang mga lokal na negosyo sa pagmimina ng karbon ay nahaharap sa pagkabangkarote at naghahanap ng pagbabago. Ang ilang mga kumpanya ay nagpakilala ng mga kaugnay na kagamitan mula sa Germany upang simulan ang pagsasaliksik at paggawa ng silicon carbide.Ang ZPC ay isa sa pinakamalaking tagagawa ng reaction sintered silicon carbide.
Oras ng post: Nob-09-2024