1. Strwythur Grisial a Pholyteipiaeth Silicon Carbide
1.1 Polyteipiau Ciwbig a Hecsagonol: O 3C i 6H a Gorffennol
(Serameg Silicon Carbide)
Silicon carbid (SiC) cerameg wedi'i glynu'n gofalent sy'n cynnwys atomau silicon a charbon wedi'i sefydlu mewn sychroneiddiad tetrahedrol, creu un o'r systemau aml-teipiaeth mwyaf cymhleth mewn gwyddor defnyddiau.
Yn wahanol i lawer o serameg gyda fframwaith grisial sefydlog unigol, Mae SiC yn bodoli mewn drosodd 250 polyteipiau adnabyddus– dilyniannau pentyrru amlwg o haenau Si-C llawn dop ar hyd yr echelin c– yn amrywio o ciwbig 3C-SiC (cyfeirir ato hefyd fel β-SiC) i hecsagonol 6H-SiC a rhombohedral 15R-SiC.
Un o'r polyteipiau mwyaf arferol a ddefnyddir mewn cymwysiadau dylunio yw 3C (ciwbig), 4H, a 6H (y ddau hecsagonol), pob un yn dangos ychydig o strwythurau band electronig amrywiol a dargludedd thermol.
3C-SiC, gyda'i fframwaith blende sinc, sydd â'r bwlch band culaf (~ 2.3 eV) ac fel arfer caiff ei ehangu ar swbstradau silicon ar gyfer offer lled-ddargludyddion, tra bod 4H-SiC yn darparu hyblygrwydd electronau rhyfeddol ac yn cael ei ffafrio ar gyfer dyfeisiau electronig pŵer uchel.
Bondio cofalent solet a natur gyfeiriadol y Si– Mae bond C yn rhoi cadernid eithriadol, diogelwch thermol, a gwrthsefyll llithro ac ymosodiad cemegol, gan wneud SiC yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau amgylchedd eithafol.
1.2 Materion, Cyffuriau, a Phreswylfa Ddigidol
Waeth beth fo'i gymhlethdod strwythurol, Gellir dopio SiC i gyrraedd dargludedd math n a math-p, caniatáu ei ddefnyddio mewn dyfeisiau lled-ddargludyddion.
Mae nitrogen a ffosfforws yn llygryddion cyfrannol, cyflwyno electronau i'r band trawsyrru, tra bod alwminiwm pwysau ysgafn a boron yn gweithio fel derbynwyr, cynhyrchu tyllau yn y band falens.
Serch hynny, Mae effeithlonrwydd dopio math-p wedi'i gyfyngu gan bwerau actifadu uchel, yn enwedig mewn 4H-SiC, sy'n creu rhwystrau i gynllun offer deubegwn.
Diffygion brodorol fel camleoliadau sgriw, microbibellau, a gall camgymeriadau pentyrru wanhau perfformiad offer trwy weithredu fel cyfleusterau ailgyfuno neu gyrsiau gollwng, mynnu datblygiad un grisial o'r radd flaenaf ar gyfer cymwysiadau electronig.
Y bandgap helaeth (2.3– 3.3 eV yn dibynnu ar polyteip), ardal drydan methiant uchel (~ 3 MV/cm), a dargludedd thermol rhagorol (~3– 4 W/m · K ar gyfer 4H-SiC) gwneud SiC yn llawer gwell na silicon mewn tymheredd uchel, uchel-foltedd, ac electroneg pŵer amledd uchel.
2. Trin a Dylunio Microstrwythurol
( Serameg Silicon Carbide)
2.1 Technegau Sintro a Dwyseiddio
Mae silicon carbid yn naturiol yn anodd ei ddwysáu oherwydd ei fondio cofalent cryf a'i gyfernodau hunan-dryledu llai., angen technegau prosesu arloesol i gyrraedd dwysedd llawn heb ychwanegion neu gydag ychydig iawn o gymorth sintro.
Mae sintro powdrau submicron SiC yn ddi-bwysedd yn ymarferol gyda gwella boron a charbon, sy'n hyrwyddo dwyseddu trwy ddileu haenau ocsid a gwella trylediad cyflwr solet.
Mae gwthio cynnes yn rhoi pwysau unegaidd yn ystod gwresogi cartref, caniatáu dwysáu llawn ar lefelau tymheredd is (~1800– 2000 °C )ac yn cynhyrchu mân-grawn, cydrannau cryfder uchel sy'n ddelfrydol ar gyfer dyfeisiau lleihau a'u rhoi ar rannau.
Ar gyfer siapiau mawr neu gymhleth, defnyddir bondio ymateb, lle mae preforms carbon mandyllog yn cael eu treiddio â silicon tawdd yn ~ 1600 °C, creu β-SiC in situ gyda chrebachu ymylol.
Serch hynny, silicon di-gost gweddilliol (~5– 10%) yn parhau i fod yn y microstrwythur, cyfyngu ar effeithlonrwydd tymheredd uchel ac ymwrthedd ocsideiddio uchod 1300 °C.
2.2 Cynhyrchu Ychwanegion a Chynhyrchu Siâp Agos-Net
Y datblygiadau diweddaraf ym maes gweithgynhyrchu ychwanegion (AC), yn benodol chwistrellu rhwymwr a stereolithograffeg gan ddefnyddio powdrau SiC neu bolymerau preceramig, caniatáu creu geometregau cymhleth nad oedd yn bosibl eu cyrraedd o'r blaen gyda dulliau confensiynol.
Mewn cerameg sy'n deillio o bolymer (PDC) llwybrau, mae rhagredegwyr SiC hylif yn cael eu ffurfio trwy argraffu 3D ac yna'n cael eu pyrolysu mewn rhagbrofion i gynhyrchu SiC amorffaidd neu nanocrystalline, angen mwy o ddwysedd yn gyffredin.
Mae'r technegau hyn yn gostwng prisiau peiriannu a gwastraff cynnyrch, gwneud SiC ar gael yn llawer mwy ar gyfer awyrofod, niwclear, a chymwysiadau cyfnewidydd cynnes lle mae gosodiadau cymhleth yn gwella effeithlonrwydd.
Camau gweithredu ôl-brosesu fel ymdreiddiad anwedd cemegol (CVI) neu dryddiferiad silicon hylifol (LSI) yn cael eu defnyddio weithiau i wella dwysedd a sefydlogrwydd mecanyddol.
3. Mecanyddol, Thermol, ac Effeithlonrwydd Amgylcheddol
3.1 Cryfder, Caledwch, a Defnydd Gwrthsefyll
Mae carbid silicon ymhlith y cynhyrchion cydnabyddedig anoddaf, gyda chadernid Mohs o ~ 9.5 a chadernid Vickers yn rhagori 25 Cyfartaledd pwynt gradd, gan ei wneud yn hynod imiwn i sgraffinio, ymddatod, a chrafu.
Mae ei gryfder flexural yn gyffredinol yn amrywio o 300 i 600 MPa, dibynnu ar ddull prosesu a maint grawn, ac mae'n cadw caledwch ar dymheredd hyd at 1400 ° C mewn awyrgylch anadweithiol.
Cryfder torri asgwrn, tra yn gymedrol (~3– 4 MPa · m 1AF/ DAU), yn ddigonol ar gyfer llawer o gymwysiadau pensaernïol, yn benodol pan gaiff ei integreiddio â chymorth ffibr mewn cyfansoddion matrics ceramig (CRhHau).
Defnyddir CMCs sy'n seiliedig ar SiC mewn llafnau tyrbin, leinin combustor, a systemau brêc, lle maent yn darparu arbedion cost pwysau, effeithlonrwydd nwy, a bywyd gwasanaeth hir dros nwyddau metelig cyfatebol.
Mae ei wrthwynebiad gwisgo eithriadol yn gwneud SiC yn berffaith ar gyfer morloi, berynnau, elfennau pwmp, a tharian balistig, lle mae cadernid o dan lwyth mecanyddol eithafol yn hollbwysig.
3.2 Dargludedd Thermol a Diogelwch Ocsidiad
Un o eiddo preswyl neu fasnachol mwyaf defnyddiol SiC yw ei ddargludedd thermol uchel– oddeutu 490 W/m · K ar gyfer crisial sengl 4H-SiC a ~ 30– 120 W/m · K ar gyfer mathau amlgrisialog– mynd y tu hwnt i lawer o fetelau a'i gwneud hi'n bosibl ar gyfer afradu gwres yn effeithiol.
Mae'r eiddo preswyl hwn yn bwysig mewn electroneg pŵer, lle mae dyfeisiau SiC yn cynhyrchu llawer llai o wres gwastraff a gallant redeg ar ddwysedd pŵer uwch na theclynnau sy'n seiliedig ar silicon.
Ar lefelau tymheredd uwch mewn amgylcheddau ocsideiddiol, Mae SiC yn creu silica amddiffynnol (SiO ₂) haen sy'n lleihau ocsidiad ychwanegol, cynnig cadernid ecolegol da cymaint â ~ 1600 °C.
Serch hynny, mewn atmosfferau llawn anwedd dŵr, gall yr haen hon anweddoli fel Si(OH)₄, gan arwain at ddiraddio cyflymach– her allweddol mewn ceisiadau tyrbin nwy.
4. Cymwysiadau Uwch mewn Ynni, Dyfeisiau Electronig, ac Awyrofod
4.1 Dyfeisiau Electronig Pŵer a Theclynnau Lled-ddargludyddion
Mae silicon carbid wedi trawsnewid electroneg pŵer trwy ei gwneud hi'n bosibl ar gyfer teclynnau fel deuodau Schottky, MOSFETau, a JFETs sy'n gweithredu ar folteddau uwch, amleddau, a thymheredd na silicon sy'n cyfateb.
Mae'r offer hyn yn lleihau colledion ynni mewn cerbydau trydan, gwrthdroyddion ynni adnewyddadwy, a gyriannau modur trydan masnachol, ychwanegu at welliannau effeithlonrwydd pŵer byd-eang.
Y gallu i redeg ar lefelau tymheredd cyffordd drosodd 200 Mae ° C yn caniatáu systemau oeri symlach a dibynadwyedd system uwch.
Ymhellach, Defnyddir wafferi SiC fel is-haenau ar gyfer gallium nitride (GaN) epitacsi mewn transistorau electron-symudedd uchel (HEMTs), integreiddio manteision y ddau lled-ddargludyddion bandgap eang.
4.2 Niwclear, Awyrofod, ac Offer Optegol
Mewn gweithfeydd pŵer atomig, Mae SiC yn elfen allweddol o gladin tanwydd sy'n gallu goddef damweiniau, lle mae ei llai o amsugno niwtron trawstoriad, ymwrthedd ymbelydredd, ac mae caledwch tymheredd uchel yn gwella diogelwch a diogeledd ac effeithlonrwydd.
Mewn awyrofod, Defnyddir cyfansoddion wedi'u hatgyfnerthu â ffibr SiC mewn peiriannau jet a cheir hypersonig ar gyfer eu sefydlogrwydd ysgafn a thermol.
Ymhellach, mae drychau SiC tra-llyfn yn cael eu defnyddio cyn telesgopau o ganlyniad i'w cyfrannedd anystwythder-i-ddwysedd uchel, sefydlogrwydd thermol, a polishability i garwedd is-nanometer.
Yn gryno, mae cerameg carbid silicon yn sefyll am garreg allweddol o ddeunyddiau datblygedig modern, cyfuno mecanyddol rhagorol, thermol, a phriodweddau digidol.
Gyda rheolaeth benodol o polyteip, microstrwythur, a thrin, Erys SiC i alluogi arloesiadau technolegol mewn grym, trafnidiaeth, a pheirianneg lleoliad eithafol.
5. Cyflenwr
Mae TRUNANO yn gyflenwr Powdwr Twngsten Spherical gyda throsodd 12 blynyddoedd o brofiad mewn cadwraeth ynni nano-adeiladu a datblygu nanotechnoleg. Mae'n derbyn taliad trwy Gerdyn Credyd, T/T, West Union a Paypal. Bydd Trunnano yn cludo'r nwyddau i gwsmeriaid dramor trwy FedEx, DHL, mewn awyren, neu ar y môr. Os ydych chi eisiau gwybod mwy am Powdwr Twngsten Spherical, mae croeso i chi gysylltu â ni ac anfon ymholiad([email protected]).
Tagiau: ceramig carbid silicon,cynhyrchion ceramig carbid silicon, cerameg diwydiant
Mae'r holl erthyglau a lluniau o'r Rhyngrwyd. Os oes unrhyw faterion hawlfraint, cysylltwch â ni mewn pryd i ddileu.
Ymholwch ni