1. Цахиурын карбидын үндсэн бүтэц ба полиморфизм
1.1 Кристал хими ба олон төрлийн сорт
(Цахиурын карбидын керамик)
Цахиурын карбид (SiC) нь тетраэдр удирдлагад суурилуулсан цахиур, нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрдсэн ковалент наалдсан керамик бүтээгдэхүүн юм., өндөр тогтвортой, бат бөх болор торыг хөгжүүлэх.
Олон тооны ердийн керамик эдлэлээс ялгаатай, SiC нь ганц биетэй байдаггүй, тодорхой болор хүрээ; оронд нь, Энэ нь политипизм гэж нэрлэгддэг гайхалтай мэдрэмжийг харуулдаг, яг ижил химийн бүтэц нь хэлбэржиж болно 250 ялгаатай политипүүд, тус бүр нь нягт савлагдсан атомын давхаргын овоолгын дарааллаар өөр өөр байдаг.
Технологийн хувьд хамгийн чухал политипүүдийн нэг бол 3C-SiC юм (куб, цайрын хольцын хүрээ), 4H-SiC, ба 6H-SiC (аль аль нь зургаан өнцөгт), тус бүр нь янз бүрийн электроникийг санал болгодог, дулааны, болон механик барилга.
3C-SiC, мөн бета-SiC гэж нэрлэдэг, ихэвчлэн бууруулсан температурт үүсдэг ба метаставтай байдаг, харин 4H ба 6H политипүүд, альфа-SiC гэж нэрлэдэг, Эдгээр нь дулааны хувьд илүү тогтвортой бөгөөд ихэвчлэн өндөр температурт болон дижитал хэрэглээнд ашиглагддаг.
This structural diversity enables targeted material option based on the designated application, цахилгаан хэрэгсэлд байгаа эсэх, өндөр хурдны боловсруулалт, эсвэл хүнд дулааны орчин.
1.2 Холболтын чанар ба үр дүнгийн шинж чанар
The stamina of SiC stems from its strong covalent Si-C bonds, урт нь товч бөгөөд маш чиг баримжаатай, үр дүнд нь хатуу гурван хэмжээст сүлжээ бий болно.
This bonding arrangement presents phenomenal mechanical homes, түүний дотор өндөр бат бөх чанар (ихэвчлэн 25– 30 Викерсийн хүрээн дэх GPA), гайхалтай уян хатан байдал (аль болох их 600 Гөлгөржүүлсэн төрөлд зориулсан МПа), бусад керамик эдлэлийн хагарлын бат бөх чанар.
The covalent nature also adds to SiC’s superior thermal conductivity, 120-д хүрч болно– 490 W/m · K polytype болон цэвэршилт дээр тулгуурласан– зарим металлуудтай төстэй бөгөөд ихэнх архитектурын шаазануудаас хамаагүй илүү.
Цаашлаад, SiC нь дулааны хөгжлийн бага коэффициентийг харуулдаг, 4.0 орчим– 5.6 × 10 ⁻⁶/ К, аль, өндөр дулаан дамжуулалттай хослуулсан үед, Энэ нь гайхалтай дулааны цохилтыг эсэргүүцэх боломжийг олгодог.
Энэ нь SiC бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хагарал үүсгэхгүйгээр хурдан температурын тохируулга хийх боломжтой гэсэн үг юм, халаагчийн эд анги зэрэг хэрэглээний чухал шинж чанар, дулаан солилцуур, болон сансрын дулааны хамгаалалтын систем.
2. Цахиурын карбидын керамикийн нийлэгжилт ба харьцах стратеги
( Цахиурын карбидын керамик)
2.1 Үйлдвэрлэлийн үндсэн аргууд: Ачесоноос дэвшилтэт синтез хүртэл
Цахиурын карбидын аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл нь 19-р зууны сүүлчээр Ачесон процедурыг хөгжүүлснээр эхэлсэн., өндөр цэвэршилттэй цахиур агуулсан карботермийг бууруулах арга (SiO ₂) болон нүүрстөрөгч (ихэвчлэн газрын тосны кокс) дээш температурт халаана 2200 Цахилгаан эсэргүүцэл халаагуурт ° C.
While this method continues to be commonly utilized for generating crude SiC powder for abrasives and refractories, it yields material with impurities and uneven particle morphology, restricting its usage in high-performance ceramics.
Modern improvements have resulted in alternative synthesis paths such as chemical vapor deposition (ЗСӨ), Энэ нь хэт өндөр цэвэршилтийг бий болгодог, single-crystal SiC for semiconductor applications, and laser-assisted or plasma-enhanced synthesis for nanoscale powders.
These sophisticated techniques allow accurate control over stoichiometry, бөөмийн хэмжээ, ба фазын цэвэр байдал, important for tailoring SiC to specific design demands.
2.2 Нягтжилт ба бичил бүтцийн хяналт
SiC шаазан үйлдвэрлэхэд тулгардаг бэрхшээлүүдийн нэг бол хүчтэй ковалент холбоо, өөрөө тархах коэффициент багатай тул бүрэн нягтралд хүрэх явдал юм., стандарт агломержуулалтыг саатуулдаг.
Үүнийг даван туулахын тулд, a number of specific densification strategies have been developed.
Reaction bonding entails infiltrating a porous carbon preform with molten silicon, SiC-ийг in situ боловсруулахад хариу үйлдэл үзүүлдэг, resulting in a near-net-shape component with very little shrinkage.
Pressureless sintering is attained by including sintering aids such as boron and carbon, which advertise grain limit diffusion and eliminate pores.
Дулаан шахалт ба халуун изостатик шахалт (ХИП) халаалтын туршид гадны стрессийг хэрэглэнэ, бууруулсан температурын түвшинд бүрэн нягтралыг бий болгож, орон сууцны болон худалдааны гайхалтай механик шинж чанартай материалыг бий болгох.
Эдгээр боловсруулалтын аргууд нь нарийн ширхэгтэй SiC хэсгүүдийг бүтээх боломжийг олгодог, жигд бичил бүтэц, хүч чадлыг нэмэгдүүлэхэд чухал ач холбогдолтой, элэгдэлд тэсвэртэй, ба бүрэн бүтэн байдал.
3. Практик үр ашиг, олон үйлдэлт хэрэглээ
3.1 Хүчтэй орчинд дулааны болон механик уян хатан байдал
Цахиурын карбид шаазан нь халуунд бүтцийн тогтвортой байдлыг хадгалах чадвартай тул хүнд хэцүү үед процедурт онцгой тохирдог., исэлдэлтийг эсэргүүцэх, мөн механик элэгдэлд тэсвэртэй.
Исэлдүүлэх орчинд, SiC нь аюулгүй цахиур үүсгэдэг (SiO ₂) түүний гадаргуу дээрх давхарга, Энэ нь цаашдын исэлдэлтийг бууруулж, температурын түвшинд тасралтгүй ашиглах боломжийг олгодог 1600 ° C.
Энэ нь исэлдэлтийн эсэргүүцэл, өндөр мөлхөх эсэргүүцэлтэй нэгдсэн, SiC нь хийн генераторын эд ангиудад тохиромжтой болгодог, шаталтын камерууд, өндөр үр ашигтай дулаан солилцуур.
Its exceptional hardness and abrasion resistance are exploited in commercial applications such as slurry pump parts, элс цацах хушуу, болон зүсэх төхөөрөмж, where metal alternatives would quickly deteriorate.
Түүнээс гадна, SiC’s reduced thermal expansion and high thermal conductivity make it a recommended product for mirrors in space telescopes and laser systems, where dimensional security under thermal biking is vital.
3.2 Цахилгаан ба хагас дамжуулагчийн хэрэглээ
Бүтцийн ашигтай байдлаасаа гадна, silicon carbide plays a transformative function in the area of power electronics.
4H-SiC, ялангуяа, ойролцоогоор өргөн зурвасыг эзэмшдэг 3.2 eV, төхөөрөмжүүдийг илүү өндөр хүчдэлд ажиллуулах боломжийг олгодог, температур, мөн уламжлалт цахиурт суурилсан хагас дамжуулагчтай харьцуулахад шилжих зүй тогтол.
Үүний үр дүнд цахилгаан хэрэгсэл үүсдэг– Schottky диод гэх мэт, MOSFETs, болон JFETs– эрчим хүчний алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулсан, жижиг хэмжээтэй, болон үр ашгийг нэмэгдүүлсэн, Одоогийн байдлаар цахилгаан машинд өргөн хэрэглэгддэг, сэргээгдэх нөөцийн инвертерүүд, болон ухаалаг сүлжээний системүүд.
SiC-ийн өндөр гэмтэлтэй цахилгаан талбай (тухай 10 цахиураас хэд дахин их) Нимгэн шилжилтийн давхаргыг зөвшөөрдөг, эсэргүүцлийг багасгах, гаджетын гүйцэтгэлийг сайжруулах.
Цаашлаад, SiC-ийн өндөр дулаан дамжуулалт нь дулааныг амжилттай тараахад тусалдаг, том агааржуулалтын системийн хэрэгцээг багасгаж, бүр ч илүү жижиг болгох, найдвартай электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүд.
4. Цахиурын карбидын технологийн үүсэж буй хил хязгаар ба ирээдүйн тойм
4.1 Эрчим хүч, сансар огторгуйн дэвшилтэт шийдлүүдийн хослол
The recurring transition to tidy energy and energized transport is driving unmatched demand for SiC-based elements.
Нарны инвертерүүдэд, салхины эрчим хүч хувиргагч, ба зайны удирдлагын системүүд, SiC хэрэгслүүд нь эрчим хүч хувиргах үр ашгийг нэмэгдүүлдэг, straight decreasing carbon discharges and operational costs.
Агаарын сансарт, SiC фибрээр бэхжүүлсэн SiC матрицын нийлмэл материал (SiC/SiC CMCs) салхин турбины ирэнд зориулж бүтээж байна, шаталтын доторлогоо, болон дулааны хамгаалалтын систем, никель дээр суурилсан супер хайлштай харьцуулахад жингийн зардал хэмнэж, гүйцэтгэлийн өсөлтийг хангах.
Эдгээр керамик матрицын нийлмэл материалууд нь илүү өндөр температурт ажиллах боломжтой 1200 ° C, жингийн харьцаа, хийн үзүүлэлтийг сайжруулсан дараагийн үеийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийг бий болгох боломжтой..
4.2 Нанотехнологи ба квантын хэрэглээ
Нано хэмжээст дээр, Цахиурын карбид нь дараагийн үеийн технологид туршиж буй тодорхой квант барилгуудыг харуулж байна.
SiC-ийн зарим политипүүд нь цахиурын нээлхий ба диваканцуудыг агуулдаг бөгөөд энэ нь эргэх идэвхтэй асуудал юм., квант жижиг битүүд шиг ажилладаг (кубит) квант компьютер болон квант анзаарах програмуудад зориулагдсан.
Эдгээр асуудлуудыг оптикоор ачаалж болно, хяналттай, тасалгааны температурт шалгана, Энэ нь криогенийн асуудал үүсгэдэг бусад олон квант системээс ихээхэн давуу талтай.
Түүнээс гадна, SiC нано утас болон нано бөөмсийг хээрийн ялгаруулалтын хэрэгсэлд ашиглахаар судалж байна, фотокатализ, болон өндөр харьцаатай учраас биоанагаахын дүрслэл, химийн аюулгүй байдал, болон тохируулах боломжтой цахим орон сууц эсвэл арилжааны шинж чанарууд.
Суралцах тусам, SiC-ийг эрлийз квант систем болон наноэлектромеханик төхөөрөмжид шингээх (NEMS) promises to increase its duty beyond traditional design domains.
4.3 Тогтвортой байдал ба амьдралын мөчлөгийн хүчин зүйлсийг анхаарч үзэх хэрэгтэй
SiC-ийн үйлдвэрлэл нь эрчим хүч их шаарддаг, ялангуяа өндөр температурт нийлэгжүүлэлт болон агломерын процесст.
Гэсэн хэдий ч, SiC элементүүдийн байнгын ашиг тус– урт наслах гэх мэт, арчилгаа буурсан, системийн үр нөлөөг сайжруулсан– ихэвчлэн анхны экологийн нөлөөллийг давж гардаг.
Initiatives are underway to create even more sustainable manufacturing routes, богино долгионы тусламжтайгаар агломержуулалтаас бүрддэг, нэмэлт үйлдвэрлэл (3D хэвлэх) SiC, Хагас дамжуулагч вафель боловсруулалтын SiC хаягдлыг дахин боловсруулах.
Эдгээр дэвшил нь эрчим хүчний хэрэглээг багасгах зорилготой, материалын хог хаягдлыг багасгах, дэвшилтэт материалын салбарт эдийн засгийн дугуй уур амьсгалыг дэмжих.
Дүгнэж хэлэхэд, Цахиурын карбидын шаазан нь орчин үеийн бүтээгдэхүүний шинжлэх ухааны тулгуур чулуу юм, bridging the gap in between architectural durability and practical flexibility.
From enabling cleaner power systems to powering quantum innovations, SiC remains to redefine the borders of what is possible in design and scientific research.
As handling techniques advance and brand-new applications arise, the future of silicon carbide stays extremely bright.
5. Нийлүүлэгч
Advanced Ceramics 10-р сард байгуулагдсан 17, 2012, нь судалгаа, хөгжүүлэлтийн төлөө тууштай өндөр технологийн аж ахуйн нэгж юм, үйлдвэрлэл, боловсруулах, керамик харьцангуй материал, бүтээгдэхүүний худалдаа, техникийн үйлчилгээ. Манай бүтээгдэхүүнд бор карбидын керамик бүтээгдэхүүнүүд орно, гэхдээ үүгээр хязгаарлагдахгүй, Бор нитридын керамик бүтээгдэхүүн, Цахиурын карбидын керамик бүтээгдэхүүн, Цахиурын нитридын керамик бүтээгдэхүүн, Цирконийн давхар ислийн керамик бүтээгдэхүүн, гэх мэт. Хэрэв та сонирхож байвал, бидэнтэй холбоо барина уу.([email protected])
Шошго: Цахиурын карбидын керамик,цахиурын карбид,цахиурын карбидын үнэ
Бүх нийтлэл, зургийг интернетээс авсан болно. Зохиогчийн эрхийн асуудал байвал, устгахын тулд бидэнтэй холбоо барина уу.
Биднээс асуугаарай