1. Основна рамка и полиморфизам на силициум карбид
1.1 Кристална хемија и политипска разновидност
(Керамика од силициум карбид)
Силициум карбид (SiC) е ковалентно леплив керамички производ составен од силициум и јаглеродни атоми поставени во тетраедрална контрола, развивање на високо стабилна и робусна кристална решетка.
За разлика од многу конвенционални керамика, SiC нема осаменик, посебна кристална рамка; наместо тоа, покажува импресивна сензација позната како политипизам, каде што истата хемиска структура може да се обликува во над 250 различни политипови, секоја варира во низата на натрупување на тесно спакувани атомски слоеви.
Еден од технолошки најзначајните политипови се 3C-SiC (кубни, рамка за мешање на цинк), 4H-SiC, и 6H-SiC (двете хексагонални), секој нуди различни електронски, термички, и машински објекти.
3C-SiC, исто така наречен бета-SiC, нормално се формира на намалени температури и е метастабилен, додека политиповите 4H и 6H, познат како алфа-SiC, се многу постабилни термички и генерално се користат во високи температури и дигитални апликации.
Оваа структурна разновидност овозможува таргетирана опција за материјал врз основа на назначената апликација, без разлика дали се работи за електронски уреди за напојување, обработка со голема брзина, или тешки термички средини.
1.2 Квалитети на врзување и резултат на карактеристика
Издржливоста на SiC произлегува од неговите силни ковалентни Si-C врски, кои се кратки по должина и многу насочени, што резултира со цврста тридимензионална мрежа.
Овој аранжман за поврзување претставува феноменални механички домови, вклучувајќи висока цврстина (најчесто 25– 30 GPa на опсегот на Викерс), извонредна виткање издржливост (колку што 600 MPa за синтерувани типови), и добра цврстина на пукнатини за друга керамика.
Ковалентната природа, исто така, ја зголемува супериорната топлинска спроводливост на SiC, што може да достигне до 120– 490 W/m · K потпирајќи се на политипот и чистотата– слично на некои метали и многу повеќе од повеќето архитектонски порцелани.
Понатаму, SiC покажува низок коефициент на термички развој, околу 4.0– 5.6 × 10 6/ К, кои, кога се комбинираат со висока топлинска спроводливост, му нуди извонредна отпорност на термички шок.
Ова значи дека компонентите на SiC можат да вршат брзи прилагодувања на температурата без да пукаат, клучен атрибут во апликации како што се делови за грејачи, топли разменувачи, и воздушни системи за топлинска одбрана.
2. Синтеза и стратегии за ракување за керамика со силикон карбид
( Керамика од силициум карбид)
2.1 Клучни производствени пристапи: Од Ачесон до напредна синтеза
Индустриското производство на силициум карбид датира од крајот на 19 век со развојот на Ачесон процедурата, метод на карботермална редукција во кој силициум диоксид со висока чистота (SiO 2) и јаглерод (типично масло кокс) се загреваат на горенаведените температури 2200 ° C во грејач со електрична отпорност.
Додека овој метод и понатаму најчесто се користи за генерирање на суров SiC прашок за абразиви и огноотпорни материјали, дава материјал со нечистотии и нерамна морфологија на честичките, ограничување на неговата употреба во керамика со високи перформанси.
Современите подобрувања резултираа со алтернативни патишта за синтеза, како што е хемиско таложење на пареа (CVD), што создава ултра-висока чистота, еднокристален SiC за полупроводнички апликации, и синтеза со помош на ласер или подобрена плазма за прашоци од нано размери.
Овие софистицирани техники овозможуваат точна контрола врз стехиометријата, димензија на честички, и фазна чистота, важно за приспособување на SiC на специфичните барања на дизајнот.
2.2 Згуснување и микроструктурна контрола
Меѓу најдобрите потешкотии во производството на SiC порцелани е постигнувањето целосна згуснување поради неговата силна ковалентна врска и ниските коефициенти на самодифузија, кои го инхибираат стандардното синтерување.
За да се надмине ова, развиени се голем број специфични стратегии за згуснување.
Реакциското поврзување подразбира инфилтрирање на порозна јаглеродна преформа со стопен силициум, кој реагира на развивање на SiC in situ, што резултира со компонента во форма на речиси мрежа со многу мало собирање.
Синтерување без притисок се постигнува со вклучување на помагала за синтерување како што се бор и јаглерод, кои рекламираат жито ја ограничуваат дифузијата и ги елиминираат порите.
Топло пресување и топло изостатско пресување (КОЛК) нанесете надворешен стрес за време на загревањето, овозможувајќи целосно згуснување при намалени температурни нивоа и создавање материјали со извонредни механички станбени или комерцијални својства.
Овие пристапи за обработка овозможуваат изградба на делови од SiC со ситно зрнести, униформни микроструктури, важно за максимизирање на силата, отпорност на абење, и интегритет.
3. Практична ефикасност и мултифункционални апликации
3.1 Термичка и механичка отпорност во тешки средини
Порцеланите од силициум карбид се карактеристично усогласени за процедура во тешки проблеми поради нивната способност да одржуваат структурна стабилност на топлина, се спротивстави на оксидацијата, и издржат механичко абење.
Во оксидирачки амбиенти, SiC формира безбедносна силициум диоксид (SiO 2) слој на неговата површина, што ја намалува понатамошната оксидација и овозможува континуирана употреба на температурни нивоа колку што 1600 ° C.
Оваа отпорност на оксидација, интегриран со висока отпорност на лази, го прави SiC погоден за делови во генератори на гас, комори за согорување, и топли изменувачи со висока ефикасност.
Неговата исклучителна цврстина и отпорност на абење се искористени во комерцијални апликации како што се делови за пумпа за кашеста маса, прскалки за пескарење, и уреди за сечење, каде што металните алтернативи брзо би се влошиле.
Згора на тоа, Намалената термичка експанзија и високата топлинска спроводливост на SiC го прават препорачан производ за огледала во вселенските телескопи и ласерските системи, каде што безбедноста на димензиите при термално возење велосипед е од витално значење.
3.2 Електрични и полупроводнички апликации
Надвор од неговата структурна корисност, силициум карбид игра трансформативна функција во областа на енергетската електроника.
4H-SiC, особено, поседува широк опсег на приближно 3.2 eV, дозволувајќи им на уредите да работат на повисоки напони, температурите, и законитости на префрлување од традиционалните полупроводници базирани на силикон.
Ова резултира со електрични алати– како што се Шотки диоди, МОСФЕТИ, и JFET– со значително намалени загуби на моќност, помала големина, и ја зголеми ефикасноста, кои во моментов интензивно се користат во електричните возила, инвертери за обновливи извори, и мудри мрежни системи.
Електричната област со висока неисправност на SiC (за 10 пати повеќе од силиконот) дозволува потенки наноси слоеви, минимизирање на отпорот и подобрување на перформансите на гаџетот.
Понатаму, Високата топлинска спроводливост на SiC помага успешно да се истури топлото, минимизирање на потребата од големи системи за климатизација и овозможување уште повеќе мали, сигурни електронски компоненти.
4. Појавни граници и иден преглед во технологијата на силикон карбид
4.1 Комбинација во напредни решенија за моќ и воздухопловство
Повторливиот премин кон уредна енергија и енергичен транспорт предизвикува неспоредлива побарувачка за елементи базирани на SiC.
Во соларни инвертери, конвертори на енергија од ветер, и системи за управување со батерии, Алатките SiC придонесуваат за поголема ефикасност на конверзија на енергија, директно намалување на испуштањата на јаглерод и оперативните трошоци.
Во воздушната, Композити на SiC матрици засилени со SiC влакна (SiC/SiC CMCs) се создаваат за лопатките на турбините на ветер, облоги на горилникот, и системи за термичка безбедност, обезбедување на заштеди на трошоците за тежина и зголемување на перформансите во однос на суперлегурите базирани на никел.
Овие композити од керамичка матрица можат да работат на температури кои надминуваат 1200 ° C, овозможувајќи им на следната генерација млазни мотори со поголеми пропорции на потисок и тежина и подобрени перформанси на гас.
4.2 Нанотехнологија и квантни апликации
Во наноскала, силициум карбид покажува различни квантни згради кои се проверуваат за технологии од следната генерација.
Одредени политипови на SiC-домаќин на силиконски отвори и празни места кои дејствуваат како прашања кои работат на вртење, кои работат како квантни мали битови (кубити) за квантен компјутер и апликации за квантно забележување.
Овие проблеми може оптички да се подигнат, контролирани, и прегледајте го на собна температура, значителна придобивка во однос на многу други квантни системи кои бараат криогени проблеми.
Згора на тоа, SiC наножиците и наночестичките се истражуваат за употреба во гаџети за емисии на терен, фотокатализа, и биомедицинско снимање поради нивниот висок сооднос, хемиска безбедност, и прилагодливи електронски станбени или комерцијални имоти.
Како што напредува студијата, асимилација на SiC директно во вкрстени квантни системи и наноелектромеханички уреди (НЕМС) ветува дека ќе ја зголеми својата должност надвор од традиционалните домени за дизајн.
4.3 Фактори за одржливост и животниот циклус што треба да се земат предвид
Производството на SiC е енергетски интензивно, особено во процесите на синтеза и синтерување на висока температура.
како и да е, трајните придобивки од елементите на SiC– како што е продолжениот животен век, намалено одржување, и подобрена ефективност на системот– вообичаено го надминуваат првичното еколошко влијание.
Во тек се иницијативи за создавање уште поодржливи производствени патишта, се состои од синтерување со помош на микробранова печка, производство на адитиви (3Д печатење) на SiC, и рециклирање на отпадот од SiC од полупроводничка обработка на нафора.
Овие достигнувања имаат за цел да ја намалат потрошувачката на енергија, минимизирајте го материјалниот отпад, и поддршка на тркалезната економска клима во секторите за напредни материјали.
Како заклучок, Порцеланите од силициум карбид претставуваат клучен камен на науката за современите производи, премостување на јазот помеѓу архитектонската издржливост и практичната флексибилност.
Од овозможување почисти енергетски системи до напојување на квантни иновации, SiC останува да ги редефинира границите на она што е можно во дизајнот и научното истражување.
Како што напредуваат техниките за ракување и се појавуваат сосема нови апликации, иднината на силициум карбид останува исклучително светла.
5. Добавувачот
Напредна керамика основана во октомври 17, 2012, е високо-технолошки претпријатие посветено на истражување и развој, производство, обработка, продажба и технички услуги на керамички релативни материјали и производи. Нашите производи вклучуваат, но не ограничувајќи се на керамички производи од бор карбид, Керамички производи со бор нитрид, Керамички производи од силициум карбид, Керамички производи со силикон нитрид, Керамички производи со циркониум диоксид, итн. Ако сте заинтересирани, Ве молиме слободно контактирајте не.([email protected])
Тагови: Керамика од силициум карбид,силициум карбид,цена на силициум карбид
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