1. Карбид кремнийының төп нигеҙҙәре һәм полиморфизмы
1.1 Кристалл химияһы һәм политипик төрлөлөгө
(Кремний карбиды керамикаһы)
Кремний карбиды (SiC) - тетраэдрлы контроль ҡоролмаһында урынлаштырылған кремний һәм углерод атомдарынан торған ковалент йәбешкән керамик продукт, үҫешкән юғары тотороҡло һәм ныҡлы кристалл решеткаһы.
Күп кенә ғәҙәти керамиканан айырмалы рәүештә, SiC-тың яңғыҙ ., айырым кристаллы каркас; урынында, ул политипизм тип аталған тәьҫирле тойғо күрһәтә, Ҡайҙа тап шул уҡ химик структура форма ала ала өҫтөндә 250 айырым политиптар, Һәр береһе тығыҙ йыйылған атом ҡатламдарының өйөү эҙмә-эҙлегендә үҙгәрә.
Технологик яҡтан иң әһәмиәтле политиптарҙан һанала 3С-SiC . (куб, цинк ҡатнашмаһы рамкаһы), 4Н-СИС, һәм 6Н-SiC (икеһе лә алты мөйөшлө), һәр тәҡдим төрлө электрон, термик, һәм механик биналар ..
3С-СиС, шулай уҡ бета-SiC тип атала, нормаль рәүештә түбәнәйтелгән температурала барлыҡҡа килә һәм метастабиль була, ә 4Н һәм 6Н политиптары, альфа-SiC тип атала, термик яҡтан күпкә тотороҡлораҡ һәм дөйөм алғанда юғары температуралы һәм һанлы ҡушымталарҙа ҡулланыла.
Был структур төрлөлөк маҡсатлы материал варианты нигеҙендә билдәләнгән ҡушымта мөмкинлек бирә ., был ҡөҙрәт электрон ҡоролмаларында булһынмы, юғары тиҙлекле эшкәртеү, йәки ҡаты йылылыҡ мөхитендә.
1.2 Һөҙөмтәлә барлыҡҡа килгән характеристика һәм бәйләү сифаттары
SiC-тың сыҙамлылығы уның көслө ковалент Si-C бәйләнештәренән килеп сыға, Ҡыҫҡа оҙонлоҡтағы һәм бик йүнәлешле, һөҙөмтәлә ҡаты өс үлсәмле селтәр барлыҡҡа килә.
Был йәбештереү ойоштороу феноменаль механик йорттар тәҡдим итә, шул иҫәптән юғары ҡатылыҡ (ғәҙәттә 25– 30 ГПа Викерс диапазонында), һығылмалылыҡтың иҫ киткес сыҙамлылығы (тиклем 600 МПа для спеканных типов), һәм яҡшы ярсыҡ ныҡлыҡ тураһында башҡа керамика.
Ковалент тәбиғәт шулай уҡ өҫтәй SiC’s өҫтөнлөклө йылылыҡ үткәреүсәнлеге ., 120-гә тиклем етә ала– 490 Вт/м · К политипҡа һәм таҙалыҡҡа таянып– ҡайһы бер металдарға оҡшаш һәм күпселек архитектура фарфорынан күпкә артып китә.
Унан да бигерәк, SiC йылылыҡ үҫешенең түбән коэффициентын күрһәтә, 4,0 тирәһе– 5.6 × 10 −6/ К, ҡайһы, юғары йылылыҡ үткәреүсәнлеге менән берләшкәндә, уға иҫ киткес термошокҡа ҡаршы тороусанлыҡ тәҡдим итә.
Был тигәнде аңлата SiC компоненттары тиҙ температураны көйләүҙе үҙ өҫтөнә ала, ярылыуһыҙ, йылытҡыс өлөштәре кеүек ҡушымталарҙа мөһим атрибут, йылы алмаштырыусылар, һәм аэрокосмик йылылыҡтан һаҡлау системалары.
2. Синтез һәм эшкәртергә стратегияһы өсөн карбид кремний керамикаһы
( Кремний карбиды керамикаһы)
2.1 Төп етештереү алымдары: Ачесондан алдынғы синтезға тиклем
Карбид кремний сәнәғәт етештереүе XIX быуат аҙағына Ачесон процедураһын эшләү менән барып тоташа ., карботермик редукциялау ысулы, унда юғары таҙалыҡтағы кремний (SiO 2) һәм углерод (ғәҙәттә нефть коксы) 100-ҙән юғары температураға тиклем йылытыла. 2200 °C электр ҡаршылығы йылытҡысында.
Был ысул абразивтар һәм утҡа сыҙамлы матдәләр өсөн сей SiC порошок генерациялау өсөн йыш ҡулланыла., ул ҡушылмалар һәм тигеҙ булмаған киҫәксәләр морфологияһы булған материал бирә, юғары етештереүсәнле керамикала ҡулланыуҙы сикләү.
Хәҙерге камиллаштырыуҙар һөҙөмтәһендә альтернатив синтез юлдары барлыҡҡа килде, мәҫәлән, химик пар ултыртыу . (Йөрәк-йөрәк ауырыуы), был ультра-юғары таҙалыҡ булдыра, ярымүткәргес ҡулланыу өсөн бер кристаллы SiC, һәм наномасштаблы порошоктар өсөн лазер ярҙамында йәки плазма ярҙамында көсәйтелгән синтез.
Был ҡатмарлы алымдар стехиометрияны теүәл контролдә тотоу мөмкинлеген бирә ., киҫәксә үлсәме, һәм фазалы таҙалыҡ, аныҡ проектлау талаптарына ярашлы SiC тегеү өсөн мөһим.
2.2 Тығыҙлау һәм микроструктур контроль
SiC фарфорҙары етештереүҙә иң яҡшы ауырлыҡтар араһында көслө ковалент бәйләнеш һәм түбән үҙ-үҙен диффузия коэффициенттары арҡаһында тулы тығыҙлауға өлгәшеү тора ., стандарт агломерацияны тотҡарлаусы.
Быны еңер өсөн, тығыҙлау стратегияларының бер нисәүһе эшләнгән.
Реакция бәйләнеше ҡыуышлы углерод преформаһын иретелгән кремний менән инфильтрациялауҙы үҙ эсенә ала, был үҫешергә яуап бирә SiC in situ, һөҙөмтәлә бик аҙ ҡыҫҡарыу менән яҡынса селтәр формаһындағы компонент барлыҡҡа килә.
Баҫымһыҙ агломерациялау бор һәм углерод кеүек агломерациялау ярҙамсы сараларын индереү юлы менән өлгәшелә, Ҡайһы реклама иген сиге диффузия һәм бөтөрөү поралар.
Йылы преслау һәм эҫе изостатик преслау (БОТ) йылытыу барышында тышҡы көсөргәнеш ҡулланыу, температураның түбәнәйтелгән кимәлендә тулыһынса тығыҙлау мөмкинлеген бирә һәм иҫ киткес механик торлаҡ йәки коммерция үҙенсәлектәренә эйә материалдар булдыра.
Был эшкәртелеү алымдары ваҡ бөртөклө өлөштәре менән SiC төҙөү мөмкинлеген бирә., бер төрлө микроструктуралар, ныҡлыҡты максималь кимәлгә еткереү өсөн мөһим, туҙыуға ҡаршы тороусанлыҡ, һәм бөтөнлөк.
3. Ғәмәли һөҙөмтәлелек һәм күп функциялы ҡушымталар
3.1 Ҡаты мөхиттә йылылыҡ һәм механик ныҡлыҡ
Кремний карбиды фарфоры айырым тап килгән процедура өсөн ауыр проблемалар, сөнки улар структур тотороҡлолоҡто һаҡлау мөмкинлеге йылылыҡта ., окисланыуға ҡаршы тора, һәм механик кейемгә сыҙамлы.
Окисланыусы мөхиттә, SiC хәүефһеҙлек кремнийы барлыҡҡа килтерә (SiO 2) уның өҫкө майҙаны буйынса ҡатлам, был артабан окисланыуҙы кәметә һәм температура кимәлендә даими ҡулланыу мөмкинлеген бирә, шул тиклем күп. 1600 ° С.
Был окисланыуға ҡаршы тороусанлыҡ, юғары ползучесть ҡаршылығы менән интеграцияланған, газ генераторҙары өлөштәре өсөн SiC яраҡлы итә, яныу камералары, һәм юғары һөҙөмтәле йылы алмаштырғыстар.
Уның ғәҙәттән тыш ҡатылыҡ һәм абразив ҡаршылыҡ коммерция ҡулланыуҙа файҙаланыла, мәҫәлән, шлам насос өлөштәре ., ҡом һибеү форсункалары, һәм ҡырҡыу ҡоролмалары, Ҡайҙа металл альтернативалары тиҙ боҙоласаҡ.
Ул ғына ла түгел, SiC’s кәметелгән йылылыҡ киңәйтеү һәм юғары йылылыҡ үткәреүсәнлеге уны йыһан телескоптарында һәм лазер системаларында көҙгөләр өсөн тәҡдим ителгән продуктҡа әйләндерә ., Ҡайҙа үлсәмле хәүефһеҙлек аҫтында термовелосипед мөһим.
3.2 Электр һәм ярымүткәргестәр ҡулланыу
Уның структур файҙаһынан тыш, карбиды кремний энергия электроникаһы өлкәһендә трансформациялау функцияһын башҡара.
4Н-СИС, атап әйткәндә, киң диапазонлы арауыҡҡа эйә, яҡынса 3.2 эВ, ҡоролмаларға юғары көсөргәнештә эшләргә мөмкинлек биреү, температуралар, һәм традицион кремний нигеҙендәге ярым үткәргестәргә ҡарағанда коммутация ҡағиҙәләре.
Был һөҙөмтәлә электр инструменттары .– кеүек Шоттки диодтары, МОП-тар, һәм JFETs– һиҙелерлек кәмегән ҡөҙрәт юғалтыуҙары менән, бәләкәй ҙурлыҡтағы ҙурлыҡ, һәм һөҙөмтәлелекте арттырҙы, улар әлеге ваҡытта электр транспортында киң ҡулланыла, яңыртыла торған ресурстар инверторҙары, һәм аҡыллы селтәр системалары.
Юғары етешһеҙлектәр электр майҙаны SiC . (турала 10 тапҡыр кремнийға ҡарағанда) нәҙегерәк дрейф ҡатламдарын рөхсәт итә, Ҡаршылыҡты минималь кимәлгә еткереүҙе һәм гаджеттың эшмәкәрлеген арттырыуҙы.
Унан да бигерәк, SiC’s юғары йылылыҡ үткәреүсәнлеге ярҙам таратыу йылы уңышлы, ҙур кондиционер системаларына ихтыяжды минималь кимәлгә еткереп, тағы ла бәләкәйерәк, ышаныслы электрон компоненттар.
4. Кремний карбиды технологияһында барлыҡҡа килгән сиктәр һәм киләсәккә күҙәтеү
4.1 Алдынғы энергетика һәм аэрокосмик ҡарарҙарҙа берләштереү
Ҡабатланған йыйнаҡ энергияға һәм энергиялы транспортҡа күсеү SiC нигеҙендәге элементтарға тиңһеҙ ихтыяжды тыуҙыра..
Ҡояш инверторҙарында, ел энергияһын үҙгәртеүселәр, һәм батареялар менән идара итеү системалары, SiC ҡоралдары юғары ҡөҙрәтте үҙгәртеп ҡороу һөҙөмтәлелеген өҫтәй, туранан-тура кәмеүсе углерод ташлау һәм эксплуатация сығымдары.
Аэрокосмос өлкәһендә, SiC сүс менән нығытылған SiC матрицалы композиттар (SiC/SiC КМС) ел турбинаһы лопастары өсөн булдырыла, яндырғыс тышлыҡтары, һәм йылылыҡ хәүефһеҙлеге системалары, никель нигеҙендәге супериретмәләргә ҡарағанда ауырлыҡты экономиялау һәм етештереүсәнлекте арттырыу.
Был керамик матрица композиттары 100-ҙән ашыу температурала эшләй ала. 1200 ° С, ҙур тартыу көсө-ауырлыҡ пропорциялары һәм газ етештереүсәнлеген яҡшыртыу менән киләһе быуын реактив двигателдәре өсөн мөмкинлек бирә.
4.2 Нанотехнологиялар һәм квант ҡулланыуҙары
Наномасштабта, карбид кремний айырым квант биналарын күрһәтә, улар киләһе быуын технологиялары өсөн тикшерелә.
Ҡайһы бер политиптар SiC хост кремний асыҡлыҡтар һәм дивакансиялар, улар спин-әүҙем мәсьәләләр булып сығыш яһай, квантлы бәләкәй биттар булып эшләү (кубиттар) квант компьютеры һәм квант иғтибар итеү ҡушымталары өсөн.
Был проблемаларҙы оптик загрузкаға тиклем мөмкин, контролдә тотола, һәм бүлмә температураһында тикшерергә, криоген проблемаларҙы тыуҙырған башҡа күп кенә квант системаларына ҡарағанда ҙур өҫтөнлөк.
Ул ғына ла түгел, SiC наносымдары һәм нанокиҫәксәләре ҡыр эмиссияһы гаджеттарында ҡулланыу өсөн тикшерелә, фотокатализ, һәм биомедицина һүрәтләүе, сөнки улар юғары формат нисбәте, химик хәүефһеҙлек, һәм көйләнә электрон торлаҡ йәки коммерция мөлкәте.
Өйрәнеү алға барған һайын, квант системаларына һәм наноэлектромеханик ҡоролмаларға SiC хоҡуғын үҙләштереү (НЭМС) традицион дизайн өлкәләренән тыш үҙ бурысын арттырырға вәғәҙә итә.
4.3 Тотороҡлолоҡ һәм йәшәү циклы факторҙарын иҫәпкә алырға кәрәк
SiC етештереү энергия талап итә, бигерәк тә юғары температуралы синтез һәм агломерация процестарында.
Шуға ҡарамаҫтан, SiC элементтарының оҙайлы файҙаһы– оҙайлы ғүмер кеүек, тәрбиәләү кәмеүе, һәм системаның һөҙөмтәлелеген яҡшыртыу– Ғәҙәттә, тәүге экологик йоғонтоһон уҙып китә.
Тағы ла тотороҡлораҡ етештереү маршруттарын булдырыу буйынса башланғыстар бара ., микротулҡын ярҙамында агломерациянан торған, өҫтәмә етештереү (3D баҫма) SiC, һәм ярымүткәргес вафли эшкәрткән SiC ҡалдыҡтарын ҡайтанан эшкәртергә.
Был алға китештәр энергия ҡулланыуҙы кәметергә йүнәлтелгән, матди ҡалдыҡтарҙы кәметергә, һәм алдынғы материалдар секторҙарында түңәрәк иҡтисади климатҡа булышлыҡ итеү.
Һүҙҙе йомғаҡлап ., карбид кремний фарфоры хәҙерге продукция фәненең төп ташы булып тора, архитектура ныҡлығы һәм практик һығылмалылыҡ араһындағы айырманы кәметергә.
Таҙараҡ энергия системаларын эшләтеүҙән алып квант инновацияларын ҡотҡарыуға тиклем, SiC ҡала сиктәрен яңынан билдәләү өсөн, нимә мөмкин проектлау һәм фәнни тикшеренеүҙәр ..
Ҡулланыу ысулдары алға киткән һайын һәм өр-яңы ҡушымталар барлыҡҡа килә, Кремний карбиды киләсәге ифрат яҡты булып ҡала.
5. Тәьмин итеүсе
«Адванс керамик» компанияһына 1 октябрҙә нигеҙ һалынған. 17, 2012, тикшеренеүҙе һәм эшләүҙе үҙ өҫтөнә алған юғары технологиялы предприятие булып тора, етештереү, эшкәртеү, керамик сағыштырмаса материалдар һәм изделиелар һатыу һәм техник хеҙмәтләндереү. Беҙҙең продукция үҙ эсенә ала, әммә сикләнмәй бор карбиды керамика продукцияһы, Бор нитриды керамика изделиелары, Кремний карбиды керамика изделиелары, Кремний нитриды керамика изделиелары, Цирконий диоксиды керамика изделиелары, һ. б.. Ҡыҙыҡһыныу булһа, рәхим итеп, беҙҙең менән бәйләнешкә инергә рөхсәт итегеҙ.(нанотран@яху.ком)
Тегтар: Кремний карбиды керамикаһы,карбид кремния,карбид кремния хаҡы
Бөтә мәҡәләләр һәм һүрәттәр интернеттан алынған .. Әгәр ниндәй ҙә булһа авторлыҡ хоҡуғы мәсьәләләре, зинһар, беҙҙең менән бәйләнешкә инеү өсөн ваҡытында юйырға.
Беҙгә һорау бирегеҙ