1. Кристална структура и политипизам на силициум карбид
1.1 Кубни и шестоаголни политипови: Од 3C до 6H и минатото
(Керамика од силициум карбид)
Силициум карбид (SiC) е ковалентно залепена керамика составена од силициум и јаглеродни атоми поставени во тетраедрална синхронизација, создавајќи еден од најкомплексните системи на политипизам во науката за материјалите.
За разлика од многу керамика со осамена стабилна кристална рамка, SiC постои во повеќе 250 добро познати политипови– различни секвенци на натрупување на блиску спакувани Si-C двослојни по должината на c-оската– кои се разликуваат од кубни 3C-SiC (дополнително наведен како β-SiC) до хексагонален 6H-SiC и ромбоедрален 15R-SiC.
Еден од највообичаените политипови кои се користат во дизајнерските апликации се 3C (кубни), 4Х, и 6H (двете хексагонални), секој покажува малку различни електронски структури на бендови и топлинска спроводливост.
3C-SiC, со својата рамка за мешање на цинк, има најтесен опсег (~ 2.3 eV) и обично се проширува на силиконски подлоги за полупроводнички алатки, додека 4H-SiC обезбедува извонредна флексибилност на електроните и е фаворизиран за електронски уреди со висока моќност.
Цврстата ковалентна врска и насочената природа на Si– С врската дава исклучителна цврстина, термичка сигурност, и отпорност на лизгање и хемиски напад, правејќи го SiC идеален за апликации во екстремна околина.
1.2 Прашања, Допинг, и Дигитална резиденција
Без оглед на неговата структурална сложеност, SiC може да се допингува за да се постигне и n-тип и p-тип спроводливост, овозможувајќи негова употреба во полупроводнички уреди.
Азотот и фосфорот служат како загадувачи кои придонесуваат, внесување на електрони директно во опсегот на пренос, додека алуминиумот и борот со мала тежина работат како акцептори, создавајќи дупки во валентниот појас.
како и да е, Ефикасноста на допингот од p-тип е ограничена со високите моќи за активирање, особено во 4H-SiC, што претставува пречки за биполарниот распоред на алатките.
Домашни дефекти како што се погрешно поставување на завртките, микроцевки, и грешките на натрупување може да ги ослабат перформансите на алатот со тоа што делуваат како објекти за рекомбинација или течења, барајќи врвен развој со еден кристал за електронски апликации.
Огромниот бандаж (2.3– 3.3 eV во зависност од политипот), електрична област со висок дефект (~ 3 MV/cm), и одлична топлинска спроводливост (~ 3– 4 W/m · K за 4H-SiC) го прават SiC многу супериорен во однос на силиконот на висока температура, висок напон, и високофреквентна електроника за напојување.
2. Ракување и микроструктурен дизајн
( Керамика од силициум карбид)
2.1 Техники на синтерување и густина
Силициум карбид е природно тешко да се згусне поради неговата силна ковалентна врска и намалени коефициенти на самодифузија, потреба од иновативни техники за обработка за да се постигне целосна густина без адитиви или со многу мала помош при синтерување.
Синтерување без притисок на субмикронски прав SiC е изводливо со подобрување на бор и јаглерод, кои промовираат згуснување со елиминирање на оксидните слоеви и подобрување на дифузијата во цврста состојба.
Топлото туркање врши едноаксијален притисок за време на загревањето на домот, овозможувајќи целосно згуснување при намалени температурни нивоа (~ 1800 година– 2000 ° C )и генерирање на ситнозрнести, компоненти со висока јачина идеални за уреди за намалување и ставање на делови.
За големи или комплицирани форми, се користи спојување за одговор, каде што порозните јаглеродни преформи се пробиваат со стопен силициум на ~ 1600 ° C, создавање β-SiC in situ со маргинално собирање.
како и да е, остаток без трошоци за силициум (~ 5– 10%) останува во микроструктурата, ограничување на ефикасноста на висока температура и отпорност на оксидација погоре 1300 ° C.
2.2 Производство на адитиви и производство во близина на мрежата
Тековни откритија во производството на адитиви (AM), специфично млазување на врзиво и стереолитографија со користење на SiC прашоци или прекерамички полимери, овозможуваат изработка на сложени геометрии кои порано биле недостижни со конвенционалните пристапи.
Во керамика добиена од полимер (PDC) правци, течните претходници на SiC се формираат преку 3D печатење и потоа се пиролизираат на топлина за да се произведе аморфен или нанокристален SiC, најчесто им треба повеќе згуснување.
Овие техники ги намалуваат цените на обработката и отпадот од производите, правејќи го SiC многу подостапен за воздушната, нуклеарно, и апликации за топли изменувачи каде сложените распореди ја зголемуваат ефикасноста.
Дејства по обработката како што е хемиска инфилтрација на пареа (CVI) или течен силикон (LSI) понекогаш се користат за подобрување на густината и механичката стабилност.
3. Механички, Термички, и еколошка ефикасност
3.1 Сила, Цврстина, и Користете отпор
Силициум карбид се рангира меѓу најтешко признатите производи, со Мохсова цврстина од ~ 9.5 и Викерс цврстина надминува 25 Просечна оценка, што го прави високо имун на абразија, распаѓање, и стружење.
Неговата јакост на виткање генерално се движи од 300 до 600 MPa, потпирајќи се на пристапот на обработка и големината на зрното, и ја одржува цврстината на температури до 1400 ° C во инертни амбиенти.
Јачина на фрактура, додека скромен (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ TWO), е доволно за многу архитектонски апликации, конкретно кога се интегрирани со поддршка на влакна во композити од керамичка матрица (CMCs).
CMC базирани на SiC се користат во лопатките на турбините, облоги на горилникот, и системи за сопирање, каде што обезбедуваат заштеда на трошоците за тежина, ефикасност на гас, и продолжен работен век над металните еквиваленти.
Неговата исклучителна отпорност на абење го прави SiC совршен за заптивки, лежишта, елементи на пумпата, и балистички штит, каде што цврстината при екстремно механичко оптоварување е критична.
3.2 Топлинска спроводливост и безбедност на оксидација
Еден од најкорисните станбени или комерцијални својства на SiC е неговата висока топлинска спроводливост– приближно 490 W/m · K за еднокристално 4H-SiC и ~ 30– 120 W/m · K за поликристални типови– оди подалеку од онаа на многу метали и овозможува ефективно дисипација на топлина.
Овој станбен имот е важен во електрониката за напојување, каде што уредите SiC генерираат многу помалку отпадна топлина и можат да работат со поголема густина на енергија од гаџетите базирани на силикон.
На покачени температурни нивоа во оксидирачки средини, SiC создава заштитна силициум диоксид (SiO 2) слој кој ја намалува дополнителната оксидација, нудејќи добра еколошка цврстина колку што ~ 1600 ° C.
како и да е, во атмосфери богати со водена пареа, овој слој може да се испарува како Si(О)₄, што резултира со забрзана деградација– клучен предизвик во примената на гасните турбини.
4. Напредни апликации во енергетиката, Електронски уреди, и Воздухопловна
4.1 Моќни електронски уреди и полупроводнички гаџети
Силициум карбид ја трансформира енергетската електроника овозможувајќи гаџети како Шотки диоди, МОСФЕТИ, и JFET кои работат на повисоки напони, фреквенции, и температури отколку силиконски совпаѓања.
Овие алатки ги намалуваат загубите на енергија кај електричните возила, инвертери за обновлива енергија, и комерцијални електромотори, додавање на глобалните подобрувања во енергетската ефикасност.
Способност да работи на нивоа на температура на раскрсницата 200 ° C овозможува рационализирани системи за ладење и зголемена доверливост на системот.
Понатаму, SiC обландите се користат како подлоги за галиум нитрид (GaN) епитаксија кај транзистори со висока електромобилност (HEMTs), интегрирајќи ги предностите на двата полупроводници со широк опсег.
4.2 Нуклеарна, Воздухопловна, и оптичка опрема
Во атомските централи, SiC е клучен елемент на горивното обложување толерантно на несреќи, каде неговиот пресек на намалена апсорпција на неутрони, отпорност на зрачење, и цврстина на висока температура ја подобруваат безбедноста и сигурноста и ефикасноста.
Во воздушната, Композитите засилени со влакна SiC се користат во млазни мотори и хиперсонични автомобили за нивната лесна и топлинска стабилност.
Понатаму, ултра мазни SiC огледала се користат пред телескопите како резултат на нивната висока пропорција на крутост и густина, термичка стабилност, и полирање до субнанометарска грубост.
Сумирано, Керамиката со силициум карбид претставува основа од современи напредни материјали, комбинирајќи извонредни механички, термички, и дигитални својства.
Со специфична контрола на политип, микроструктура, и ракување, SiC останува да овозможи технолошки иновации на власт, транспорт, и екстремно поставување инженеринг.
5. Добавувачот
TRUNNANO е снабдувач на топчест волфрам во прав со над 12 долгогодишно искуство во зачувување на енергијата во нано-градежништвото и развој на нанотехнологијата. Прифаќа плаќање преку кредитна картичка, Т/Т, West Union и Paypal. Трунано ќе ја испорача стоката до клиентите во странство преку FedEx, DHL, по воздушен пат, или по море. Ако сакате да дознаете повеќе за топчестиот волфрам во прав, Ве молиме слободно контактирајте со нас и испратете барање([email protected]).
Тагови: силициум карбид керамика,керамички производи од силициум карбид, индустрија керамика
Сите статии и слики се од Интернет. Ако има некакви проблеми со авторските права, ве молиме контактирајте со нас на време за да го избришете.
Прашајте не