1. Struktura kristalore dhe politipizmi i karabit të silikonit
1.1 Politipet kubike dhe gjashtëkëndore: Nga 3C në 6H dhe e kaluara
(Qeramika me karabit silikoni)
Karabit silikoni (SiC) është një qeramikë e ngjitur në mënyrë kovalente e përbërë nga atome silikoni dhe karboni të vendosur në një sinkronizim tetraedral, duke krijuar një nga sistemet më komplekse të politipizmit në shkencën e materialeve.
Ndryshe nga shumë qeramika me një kornizë të vetme kristal të qëndrueshme, SiC ekziston në mbi 250 politipe të njohura– sekuenca të veçanta grumbullimi të dyshtresave Si-C të mbushura ngushtë përgjatë boshtit c– ndryshon nga 3C-SiC kub (referuar gjithashtu si β-SiC) në gjashtëkëndor 6H-SiC dhe rombohedral 15R-SiC.
Një nga politipet më të zakonshme të përdorura në aplikacionet e projektimit janë 3C (kub), 4H, dhe 6H (të dyja gjashtëkëndore), secila tregon pak struktura të ndryshme të brezit elektronik dhe përçueshmëri termike.
3C-SiC, me kornizën e saj të përzierjes së zinkut, ka brezin më të ngushtë (~ 2.3 eV) dhe zakonisht zgjerohet në nënshtresa silikoni për veglat gjysmëpërçuese, ndërsa 4H-SiC ofron fleksibilitet të jashtëzakonshëm elektronik dhe favorizohet për pajisjet elektronike me fuqi të lartë.
Lidhja e ngurtë kovalente dhe natyra e drejtimit të Si– Lidhja C jep një qëndrueshmëri të jashtëzakonshme, siguria termike, dhe rezistencë ndaj rrëshqitjes dhe sulmeve kimike, duke e bërë SiC ideal për aplikime në mjedis ekstrem.
1.2 Çështjet, Dopingu, dhe Rezidenca Dixhitale
Pavarësisht nga ndërlikimi i saj strukturor, SiC mund të dopohet për të arritur përçueshmëri të tipit n dhe të tipit p, duke lejuar përdorimin e tij në pajisjet gjysmëpërçuese.
Azoti dhe fosfori shërbejnë si ndotës kontribues, duke futur elektrone drejt e në brezin e transmetimit, ndërsa alumini dhe bori me peshë të lehtë punojnë si pranues, duke prodhuar vrima në brezin e valencës.
gjithsesi, Efikasiteti i dopingut të tipit p është i kufizuar nga fuqitë e larta të aktivizimit, veçanërisht në 4H-SiC, që paraqet pengesa për paraqitjen bipolare të veglave.
Defekte vendase të tilla si vendosjet e gabuara të vidhave, mikrotuba, dhe gabimet e grumbullimit mund të dobësojnë performancën e veglave duke vepruar si pajisje rikombinimi ose rrjedhje rrjedhjeje, duke kërkuar zhvillim të nivelit të lartë me një kristal për aplikacionet elektronike.
Hendeku i madh (2.3– 3.3 eV në varësi të politipit), zonë elektrike me dështim të lartë (~ 3 MV/cm), dhe përçueshmëri të shkëlqyer termike (~ 3– 4 W/m · K për 4H-SiC) e bëjnë SiC shumë më të lartë se silikoni në temperaturë të lartë, tensionit të lartë, dhe elektronikë me frekuencë të lartë.
2. Trajtimi dhe Projektimi Mikrostrukturor
( Qeramika me karabit silikoni)
2.1 Teknikat e sinterizimit dhe densifikimit
Karbidi i silikonit është natyrisht i vështirë për t'u densifikuar për shkak të lidhjes së tij të fortë kovalente dhe koeficientëve të reduktuar të vetëdifuzionit, nevoja për teknika inovative të përpunimit për të arritur densitetin e plotë pa aditivë ose me shumë pak ndihmë në sinterim.
Sinterimi pa presion i pluhurave SiC nën mikron është i realizueshëm me rritjen e borit dhe karbonit, të cilat nxisin densifikimin duke eliminuar shtresat okside dhe duke rritur difuzionin në gjendje të ngurtë.
Shtytja e ngrohtë ushtron presion njëaksial gjatë ngrohjes së shtëpisë, duke lejuar densifikimin e plotë në nivele të reduktuara të temperaturës (~ 1800– 2000 ° C )dhe gjenerimin e grimcave të imta, komponentë me forcë të lartë ideale për reduktimin e pajisjeve dhe vendosjen e pjesëve.
Për forma të mëdha apo të komplikuara, përdoret lidhja e përgjigjes, ku paraformat poroze të karbonit depërtohen me silikon të shkrirë në ~ 1600 ° C, duke krijuar β-SiC in situ me tkurrje margjinale.
gjithsesi, silikoni i mbetur pa kosto (~ 5– 10%) mbetet në mikrostrukturë, duke kufizuar efikasitetin në temperaturë të lartë dhe rezistencën ndaj oksidimit më sipër 1300 ° C.
2.2 Prodhimi i aditivëve dhe prodhimi afër rrjetës
Zbulimet aktuale në prodhimin e aditivëve (AM), posaçërisht heting binder dhe stereolithografi duke përdorur pluhurat SiC ose polimere paraqeramike, lejojnë fabrikimin e gjeometrive të ndërlikuara më parë të paarritshme me qasjet konvencionale.
Në qeramikë me prejardhje polimeri (PDC) rrugët, Pararendësit e lëngshëm të SiC formohen përmes printimit 3D dhe më pas pirolizohen në nxehtësi për të prodhuar SiC amorf ose nanokristalor, zakonisht kanë nevojë për më shumë densifikimi.
Këto teknika ulin çmimet e përpunimit dhe mbetjet e produkteve, duke e bërë SiC shumë më të disponueshëm për hapësirën ajrore, bërthamore, dhe aplikacionet e shkëmbyesve të ngrohtë ku paraqitjet komplekse rrisin efikasitetin.
Veprimet pas përpunimit të tilla si infiltrimi i avullit kimik (CVI) ose rrjedhje të lëngshme të silikonit (LSI) nganjëherë përdoren për të përmirësuar densitetin dhe stabilitetin mekanik.
3. Mekanike, Termike, dhe Efikasiteti Mjedisor
3.1 Forca, Fortësia, dhe Përdorni Rezistencën
Karbidi i silikonit renditet ndër produktet më të njohura, me një fortësi Mohs prej ~ 9.5 dhe Vickers qëndrueshmëria e tejkaluar 25 Nota mesatare, duke e bërë atë shumë imun ndaj gërryerjes, shpërbërje, dhe kruarje.
Forca e saj në përkulje në përgjithësi varion nga 300 te 600 MPa, duke u mbështetur në qasjen e përpunimit dhe madhësinë e kokrrës, dhe ruan qëndrueshmërinë në temperatura deri në 1400 ° C në ambiente inerte.
Forca e thyerjes, ndërsa modeste (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ DY), është e mjaftueshme për shumë aplikime arkitekturore, veçanërisht kur integrohet me mbështetje fibrash në përbërjet e matricës qeramike (CMC-të).
CMC-të me bazë SiC përdoren në fletët e turbinave, veshjet e djegësve, dhe sistemet e frenave, ku sigurojnë kursime të kostos së peshës, efikasiteti i gazit, dhe jetëgjatësi të gjatë shërbimi mbi ekuivalentët metalikë.
Rezistenca e tij e jashtëzakonshme ndaj konsumit e bën SiC të përsosur për vulosje, kushinetat, elementet e pompës, dhe mburojë balistike, ku qëndrueshmëria nën ngarkesë ekstreme mekanike është kritike.
3.2 Përçueshmëria termike dhe siguria e oksidimit
Një nga pronat më të dobishme rezidenciale ose komerciale të SiC është përçueshmëria e lartë termike– përafërsisht 490 W/m · K për 4H-SiC me një kristal dhe ~ 30– 120 W/m · K për llojet polikristaline– duke shkuar përtej asaj të shumë metaleve dhe duke bërë të mundur shpërndarjen efektive të nxehtësisë.
Kjo pronë rezidenciale është e rëndësishme në elektronikën e energjisë, ku pajisjet SiC gjenerojnë shumë më pak nxehtësi të mbeturinave dhe mund të funksionojnë me densitet më të madh të energjisë sesa pajisjet me bazë silikoni.
Në nivele të ngritura të temperaturës në mjedise oksiduese, SiC krijon një silicë mbrojtëse (SiO 2) shtresë që redukton oksidimin shtesë, duke ofruar qëndrueshmëri të mirë ekologjike po aq sa ~ 1600 ° C.
gjithsesi, në atmosfera të pasura me avuj uji, kjo shtresë mund të avullohet si Si(Oh)₄, duke rezultuar në degradim të përshpejtuar– një sfidë kryesore në aplikimet e turbinave me gaz.
4. Aplikime të Avancuara në Energji, Pajisjet Elektronike, dhe Hapësira ajrore
4.1 Pajisjet elektronike të fuqisë dhe pajisjet gjysmëpërçuese
Karbidi i silikonit ka transformuar elektronikën e energjisë duke bërë të mundur pajisje të tilla si diodat Schottky, MOSFET, dhe JFET që funksionojnë në tensione më të larta, frekuencave, dhe temperaturat sesa përputhjet e silikonit.
Këto mjete ulin humbjet e energjisë në automjetet elektrike, invertorët e energjisë së rinovueshme, dhe disqet komerciale të motorëve elektrikë, duke shtuar përmirësimet globale të efikasitetit të energjisë.
Aftësia për të kandiduar në nivelet e temperaturës së kryqëzimit 200 ° C lejon sisteme të thjeshta të ftohjes dhe rritje të besueshmërisë së sistemit.
Për më tepër, Vaferat SiC përdoren si nënshtresa për nitridin e galiumit (GaN) epitaksi në transistorët me lëvizshmëri të lartë të elektroneve (HEMTs), duke integruar avantazhet e të dy gjysmëpërçuesve me brez të gjerë.
4.2 bërthamore, Hapësira ajrore, dhe Pajisjet Optike
Në termocentralet atomike, SiC është një element kyç i veshjes së karburantit rezistent ndaj aksidenteve, ku prerja e tij e reduktuar e absorbimit të neutronit, rezistenca ndaj rrezatimit, dhe qëndrueshmëria në temperaturë të lartë përmirëson sigurinë dhe efikasitetin.
Në hapësirën ajrore, Kompozitat e përforcuara me fibra SiC përdoren në motorët e avionëve dhe makinat hipersonike për peshën e tyre të lehtë dhe stabilitetin termik.
Për më tepër, Pasqyrat SiC ultra të lëmuara përdoren para teleskopëve si rezultat i proporcionit të tyre të lartë të ngurtësisë ndaj densitetit, qëndrueshmëri termike, dhe lustrueshmëria deri në vrazhdësi nën nanometër.
Në përmbledhje, Qeramikat e karbitit të silikonit përfaqësojnë një gur themeli të materialeve moderne të avancuara, duke kombinuar mekanike të jashtëzakonshme, termike, dhe vetitë dixhitale.
Me kontroll specifik të politipit, mikrostruktura, dhe trajtimi, SiC mbetet për të mundësuar inovacione teknologjike në pushtet, transporti, dhe inxhinieri ekstreme të vendosjes.
5. Furnizuesi
TRUNNANO është një furnizues i pluhurit sferik tungsteni me mbi 12 vite përvojë në ruajtjen e energjisë në ndërtim dhe zhvillimin e nanoteknologjisë. Ai pranon pagesa me kartë krediti, T/T, West Union dhe Paypal. Trunnano do t'i dërgojë mallrat klientëve jashtë shtetit përmes FedEx, DHL, nga ajri, ose nga deti. Nëse doni të dini më shumë rreth pluhurit sferik të tungstenit, ju lutem mos ngurroni të na kontaktoni dhe të dërgoni një kërkesë([email protected]).
Etiketa: qeramike karabit silikoni,produkte qeramike me karabit silikoni, industria e qeramikës
Të gjithë artikujt dhe fotot janë nga interneti. Nëse ka ndonjë problem me të drejtën e autorit, ju lutemi na kontaktoni në kohë për ta fshirë.
Na pyesni