1. Muundo wa Kioo na Polytypism ya Silicon Carbide
1.1 Aina za ujazo na hexagonal: Kutoka 3C hadi 6H na Zamani
(Keramik ya Silicon Carbide)
Carbudi ya silicon (SiC) ni kauri inayofuatwa kwa ushirikiano inayoundwa na silicon na atomi za kaboni zilizowekwa katika ulandanishi wa tetrahedral., kuunda moja ya mifumo ngumu zaidi ya polytypism katika sayansi ya vifaa.
Tofauti na kauri nyingi zilizo na mfumo wa fuwele thabiti, SiC ipo tena 250 polytypes inayojulikana– mfuatano tofauti wa urundikaji wa viunga vya Si-C vilivyojaa karibu na mhimili wa c– tofauti na ujazo 3C-SiC (kwa kuongeza inajulikana kama β-SiC) kwa hexagonal 6H-SiC na rhombohedral 15R-SiC.
Moja ya aina nyingi za kawaida zinazotumiwa katika matumizi ya kubuni ni 3C (ujazo), 4H, na 6h (zote mbili za hexagonal), kila mmoja akionyesha miundo mbalimbali ya bendi ya elektroniki na upitishaji wa mafuta.
3C-SiC, na mfumo wake wa mchanganyiko wa zinki, ina mkanda mwembamba zaidi (~ 2.3 eV) na kawaida hupanuliwa kwenye substrates za silicon kwa zana za semiconductor, ilhali 4H-SiC hutoa unyumbulifu wa ajabu wa elektroni na inapendekezwa kwa vifaa vya elektroniki vya nguvu za juu.
Uunganisho thabiti wa ushirikiano na asili ya mwelekeo wa Si– Dhamana ya C hutoa uthabiti wa kipekee, usalama wa joto, na upinzani dhidi ya kuteleza na kushambuliwa kwa kemikali, kufanya SiC kuwa bora kwa matumizi ya mazingira yaliyokithiri.
1.2 Masuala, Doping, na Makazi ya Kidijitali
Bila kujali ugumu wake wa muundo, SiC inaweza kupunguzwa ili kufikia upitishaji wa aina ya n na p, kuruhusu matumizi yake katika vifaa vya semiconductor.
Nitrojeni na fosforasi hutumika kama vichafuzi vinavyochangia, kuanzisha elektroni moja kwa moja kwenye bendi ya upitishaji, wakati alumini ya uzani mwepesi na boroni hufanya kazi kama vipokeaji, kuzalisha mashimo katika bendi ya valence.
Hata hivyo, Ufanisi wa doping ya aina ya p umezuiwa na nguvu za juu za kuwezesha, hasa katika 4H-SiC, ambayo inaleta vizuizi kwa mpangilio wa zana ya bipolar.
Kasoro asili kama vile uwekaji wa skrubu vibaya, mirija ndogo, na makosa ya kurundika yanaweza kudhoofisha utendakazi wa zana kwa kufanya kazi kama vifaa vya ujumuishaji au kozi za uvujaji, kudai maendeleo ya hali ya juu ya kioo kimoja kwa matumizi ya kielektroniki.
Pengo kubwa (2.3– 3.3 eV kulingana na aina nyingi), eneo la umeme la kushindwa kwa juu (~ 3 MV/cm), na conductivity bora ya mafuta (~ 3– 4 W/m · K kwa 4H-SiC) kufanya SiC bora zaidi kuliko silicon katika halijoto ya juu, high-voltage, na umeme wa masafa ya juu.
2. Utunzaji na Ubunifu wa Miundo midogo
( Keramik ya Silicon Carbide)
2.1 Sintering na Densification Mbinu
Silicon CARBIDE kwa kawaida ni ngumu kuzidisha msongamano wake kwa sababu ya uunganisho wake thabiti na kupunguza mgawo wa kujitawanya., wanaohitaji mbinu bunifu za uchakataji ili kufikia msongamano kamili bila viungio au kwa usaidizi mdogo sana wa ucheshi.
Kunyunyiza bila shinikizo kwa poda ndogo za SiC kunawezekana kwa uboreshaji wa boroni na kaboni, ambayo inakuza msongamano kwa kuondoa tabaka za oksidi na kuimarisha uenezaji wa hali dhabiti.
Kusukuma kwa joto kunatumika shinikizo la uniaxial wakati wa joto la nyumba, kuruhusu msongamano kamili katika viwango vya joto vilivyopunguzwa (~ 1800– 2000 °C )na kuzalisha laini-grained, vipengele vya juu-nguvu bora kwa kupunguza vifaa na kuweka kwenye sehemu.
Kwa maumbo makubwa au ngumu, uunganisho wa majibu hutumiwa, ambapo viambajengo vya kaboni vinyweleo hupenyezwa kwa silicon iliyoyeyushwa kwa ~ 1600 °C, kuunda β-SiC katika situ na kupungua kwa kando.
Hata hivyo, silicon isiyo na gharama iliyobaki (~ 5– 10%) inabaki katika muundo wa microstructure, kupunguza ufanisi wa halijoto ya juu na upinzani wa oksidi hapo juu 1300 °C.
2.2 Uzalishaji Nyongeza na Utengenezaji wa Umbo la Karibu-Net
Mafanikio ya sasa katika utengenezaji wa nyongeza (AM), hasa binder jetting na stereolithography kwa kutumia poda SiC au polima preceramic, ruhusu uundaji wa jiometri tata ambazo hapo awali hazikuweza kufikiwa na mbinu za kawaida.
Katika kauri inayotokana na polymer (PDC) njia, vitangulizi vya maji vya SiC huundwa kupitia uchapishaji wa 3D na kisha kuingizwa kwenye joto ili kutoa SiC ya amofasi au nanocrystalline., kawaida huhitaji msongamano zaidi.
Mbinu hizi hupunguza bei ya machining na upotevu wa bidhaa, kufanya SiC kupatikana zaidi kwa anga, nyuklia, na maombi ya kubadilishana joto ambapo mipangilio tata huongeza ufanisi.
Vitendo vya baada ya kuchakata kama vile kupenyeza kwa mvuke wa kemikali (CVI) au majimaji ya silicon (LSI) wakati mwingine hutumiwa kuboresha wiani na utulivu wa mitambo.
3. Mitambo, Joto, na Ufanisi wa Mazingira
3.1 Nguvu, Ugumu, na Tumia Upinzani
Silicon carbudi safu kati ya bidhaa ngumu kutambuliwa, with a Mohs solidity of ~ 9.5 na uimara wa Vickers kupita kiasi 25 Kiwango cha wastani cha alama, kuifanya kuwa na kinga ya juu ya abrasion, kutengana, na kukwangua.
Nguvu yake ya kubadilika kwa ujumla ni kati ya 300 kwa 600 MPa, kutegemea mbinu ya usindikaji na ukubwa wa nafaka, na huweka ugumu kwenye joto hadi 1400 ° C katika mazingira ajizi.
Nguvu ya fracture, huku mnyenyekevu (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ TWO), inatosha kwa matumizi mengi ya usanifu, hasa wakati wa kuunganishwa na usaidizi wa nyuzi katika composites ya matrix ya kauri (CCM).
CMC za msingi wa SiC hutumiwa katika vile vile vya turbine, bitana za mwako, na mifumo ya breki, ambapo hutoa kuokoa gharama za uzito, ufanisi wa gesi, na maisha ya huduma ya muda mrefu juu ya usawa wa metali.
Upinzani wake wa kipekee wa uvaaji hufanya SiC iwe kamili kwa mihuri, fani, vipengele vya pampu, na ngao ya balestiki, ambapo uimara chini ya upakiaji uliokithiri wa mitambo ni muhimu.
3.2 Uendeshaji wa joto na Usalama wa Oxidation
Mojawapo ya mali muhimu zaidi ya makazi au biashara ya SiC ni conductivity yake ya juu ya mafuta– takriban 490 W/m · K kwa fuwele moja 4H-SiC na ~ 30– 120 W/m · K kwa aina za polycrystalline– kwenda zaidi ya ile ya metali nyingi na kuifanya iwezekane kwa utaftaji bora wa joto.
Mali hii ya makazi ni muhimu katika umeme wa umeme, ambapo vifaa vya SiC hutoa joto la chini sana la taka na vinaweza kufanya kazi kwa msongamano mkubwa wa nguvu kuliko vifaa vya silicon.
Katika viwango vya joto vilivyoinuliwa katika mazingira ya vioksidishaji, SiC inaunda silika ya kinga (SiO ₂) safu ambayo inapunguza oxidation ya ziada, kutoa uthabiti mzuri wa kiikolojia as much as ~ 1600 °C.
Hata hivyo, katika angahewa zenye mvuke wa maji, safu hii inaweza kubadilika kama Si(OH)₄, kusababisha uharibifu wa kasi– changamoto kuu katika matumizi ya turbine ya gesi.
4. Maombi ya Juu katika Nishati, Vifaa vya Kielektroniki, na Anga
4.1 Vifaa vya Kielektroniki vya Nguvu na Gajeti za Semiconductor
Silicon carbide imebadilisha umeme wa umeme kwa kuifanya iwezekane kwa vifaa kama vile diodi za Schottky., MOSFETs, na JFET zinazofanya kazi kwa viwango vya juu zaidi, masafa, na viwango vya joto kuliko vinavyolingana na silicon.
Zana hizi hupunguza upotezaji wa nishati katika magari ya umeme, inverters za nishati mbadala, na anatoa za kibiashara za magari ya umeme, kuongeza kwa uboreshaji wa ufanisi wa nishati duniani.
Uwezo wa kukimbia kwa viwango vya joto vya makutano juu 200 ° C huruhusu mifumo ya kupoeza iliyorahisishwa na kuegemea kwa mfumo.
Zaidi ya hayo, Kaki za SiC hutumika kama sehemu ndogo za nitridi ya gallium (GaN) epitaxy katika transistors ya juu-elektroni-uhamaji (HEMTs), kuunganisha faida za semicondukta za upana-bendi.
4.2 Nyuklia, Anga, na Vifaa vya Macho
Katika mitambo ya nguvu ya atomiki, SiC ni kipengele muhimu cha ufunikaji wa mafuta unaostahimili ajali, ambapo sehemu mtambuka ya ufyonzaji wake wa nutroni, upinzani wa mionzi, na uimara wa halijoto ya juu huboresha usalama na usalama na ufanisi.
Katika anga, Mchanganyiko wa nyuzi za SiC hutumiwa katika injini za ndege na magari ya hypersonic kwa uzani wao mwepesi na utulivu wa mafuta..
Zaidi ya hayo, Vioo vya SiC laini zaidi hutumiwa kutangulia darubini kama matokeo ya uwiano wao wa juu wa ugumu hadi msongamano., utulivu wa joto, na ung'avu wa ukali wa nanomita ndogo.
Kwa muhtasari, kauri za silicon carbudi zinasimama kwa jiwe kuu la vifaa vya kisasa vya hali ya juu, kuchanganya mitambo bora, joto, na sifa za kidijitali.
Kwa udhibiti maalum wa polytype, muundo mdogo, na utunzaji, SiC inabaki kuwezesha uvumbuzi wa kiteknolojia kwa nguvu, usafiri, na uhandisi uliokithiri wa kuweka.
5. Msambazaji
TRUNNANO ni msambazaji wa Poda ya Tungsten ya Spherical iliyo na over 12 uzoefu wa miaka mingi katika uhifadhi wa nishati ya ujenzi wa nano na ukuzaji wa teknolojia ya nano. Inakubali malipo kupitia Kadi ya Mkopo, T/T, West Union na Paypal. Trunnano itasafirisha bidhaa kwa wateja wa ng'ambo kupitia FedEx, DHL, kwa hewa, au kwa bahari. Ikiwa unataka kujua zaidi kuhusu Poda ya Tungsten ya Spherical, tafadhali jisikie huru kuwasiliana nasi na kutuma uchunguzi([email protected]).
Lebo: kauri ya silicon carbudi,bidhaa za kauri za silicon carbudi, kauri ya tasnia
Nakala na picha zote zinatoka kwa Mtandao. Ikiwa kuna masuala yoyote ya hakimiliki, tafadhali wasiliana nasi kwa wakati ili kufuta.
Tuulize