சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்: அலுமினா செங்கற்கள் தீவிர சூழலுக்கான உயர் செயல்திறன் பொருளின் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல்

1. சிலிக்கான் கார்பைட்டின் அடிப்படை கட்டமைப்பு மற்றும் பாலிமார்பிசம்

1.1 கிரிஸ்டல் கெமிஸ்ட்ரி மற்றும் பாலிடிபிக் வெரைட்டி

(சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்)

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) டெட்ராஹெட்ரல் கட்டுப்பாட்டில் அமைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் அணுக்களால் ஆன கோவலன்ட்லி ஒட்டப்பட்ட பீங்கான் தயாரிப்பு ஆகும்., மிகவும் உறுதியான மற்றும் உறுதியான படிக லேட்டிஸை உருவாக்குகிறது.

பல வழக்கமான மட்பாண்டங்களைப் போலல்லாமல், SiC க்கு தனியாக இல்லை, தனித்துவமான படிக கட்டமைப்பு; பதிலாக, இது பாலிடிபிசம் எனப்படும் ஈர்க்கக்கூடிய உணர்வை வெளிப்படுத்துகிறது, அதே இரசாயன அமைப்பு வடிவத்தை எடுக்க முடியும் 250 தனித்துவமான பலவகைகள், ஒவ்வொன்றும் நெருக்கமான அணு அடுக்குகளின் அடுக்கி வைக்கும் வரிசையில் மாறுபடும்.

மிகவும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக கணிசமான பாலிடைப்களில் ஒன்று 3C-SiC ஆகும் (கன சதுரம், துத்தநாக கலவை கட்டமைப்பு), 4H-SiC, மற்றும் 6H-SiC (இரண்டும் அறுகோணமானது), ஒவ்வொன்றும் பல்வேறு மின்னணுவை வழங்குகிறது, வெப்ப, மற்றும் இயந்திர கட்டிடங்கள்.

3C-SiC, பீட்டா-SiC என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, பொதுவாக குறைக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் உருவாகிறது மற்றும் மெட்டாஸ்டபிள் ஆகும், 4H மற்றும் 6H பாலிடைப்கள், ஆல்பா-SiC என குறிப்பிடப்படுகிறது, அதிக வெப்ப நிலைத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் பொதுவாக உயர் வெப்பநிலை மற்றும் டிஜிட்டல் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இந்த கட்டமைப்பு பன்முகத்தன்மை நியமிக்கப்பட்ட பயன்பாட்டின் அடிப்படையில் இலக்கு பொருள் விருப்பத்தை செயல்படுத்துகிறது, அது மின்னனு சாதனங்களில் உள்ளதா, அதிவேக எந்திரம், அல்லது கடுமையான வெப்ப சூழல்கள்.

1.2 பிணைப்புத் தரங்கள் மற்றும் விளைந்த தன்மை

SiC இன் சகிப்புத்தன்மை அதன் வலுவான கோவலன்ட் Si-C பிணைப்புகளிலிருந்து உருவாகிறது, குறுகிய நீளம் மற்றும் மிகவும் திசையில் இருக்கும், இதன் விளைவாக ஒரு கடினமான முப்பரிமாண நெட்வொர்க்.

இந்த பிணைப்பு ஏற்பாடு தனித்துவமான இயந்திர வீடுகளை வழங்குகிறது, உயர் திடத்தன்மை உட்பட (பொதுவாக 25– 30 விக்கர்ஸ் வரம்பில் GPa), சிறந்த நெகிழ்வு சகிப்புத்தன்மை (எவ்வளவோ 600 சின்டெர்டு வகைகளுக்கான MPa), மற்ற மட்பாண்டங்களைப் பற்றி நல்ல கிராக் உறுதித்தன்மை.

கோவலன்ட் தன்மை SiC இன் உயர்ந்த வெப்ப கடத்துத்திறனையும் சேர்க்கிறது, 120 வரை பெறலாம்– 490 W/m · K பாலிடைப் மற்றும் தூய்மையை நம்பியுள்ளது– சில உலோகங்களைப் போன்றது மற்றும் பெரும்பாலான கட்டடக்கலை பீங்கான்களை விட அதிகமாக உள்ளது.

மேலும், SiC வெப்ப வளர்ச்சியின் குறைந்த குணகத்தை வெளிப்படுத்துகிறது, சுமார் 4.0– 5.6 × 10 ⁻⁶/ கே, எது, உயர் வெப்ப கடத்துத்திறனுடன் இணைந்தால், இது குறிப்பிடத்தக்க வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பை வழங்குகிறது.

SiC கூறுகள் விரிசல் இல்லாமல் விரைவான வெப்பநிலை மாற்றங்களை மேற்கொள்ள முடியும் என்பதை இது குறிக்கிறது, ஹீட்டர் பாகங்கள் போன்ற பயன்பாடுகளில் ஒரு முக்கியமான பண்பு, சூடான பரிமாற்றிகள், மற்றும் விண்வெளி வெப்ப பாதுகாப்பு அமைப்புகள்.

2. சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்களுக்கான தொகுப்பு மற்றும் கையாளுதல் உத்திகள்

( சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்)

2.1 முக்கிய உற்பத்தி அணுகுமுறைகள்: அச்செசன் முதல் மேம்பட்ட தொகுப்பு வரை

சிலிக்கான் கார்பைட்டின் தொழில்துறை உற்பத்தி 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் அச்செசன் செயல்முறையின் வளர்ச்சியுடன் செல்கிறது., ஒரு கார்போதெர்மல் குறைப்பு முறை, இதில் உயர்-தூய்மை சிலிக்கா (SiO ₂) மற்றும் கார்பன் (பொதுவாக எண்ணெய் கோக்) மேலே உள்ள வெப்பநிலைக்கு வெப்பப்படுத்தப்படுகின்றன 2200 மின் எதிர்ப்பு ஹீட்டரில் ° C.

இந்த முறை பொதுவாக கச்சா SiC பொடியை உராய்வுகள் மற்றும் பயனற்ற பொருட்களுக்கு உருவாக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது., இது அசுத்தங்கள் மற்றும் சீரற்ற துகள் உருவவியல் கொண்ட பொருளை அளிக்கிறது, உயர் செயல்திறன் கொண்ட பீங்கான்களில் அதன் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

நவீன மேம்பாடுகள் இரசாயன நீராவி படிவு போன்ற மாற்று தொகுப்பு பாதைகளில் விளைந்துள்ளன (CVD), இது அதி உயர் தூய்மையை உருவாக்குகிறது, குறைக்கடத்தி பயன்பாடுகளுக்கான ஒற்றை-படிக SiC, மற்றும் நானோ அளவிலான பொடிகளுக்கான லேசர்-உதவி அல்லது பிளாஸ்மா-மேம்படுத்தப்பட்ட தொகுப்பு.

இந்த அதிநவீன நுட்பங்கள் ஸ்டோச்சியோமெட்ரி மீது துல்லியமான கட்டுப்பாட்டை அனுமதிக்கின்றன, துகள் பரிமாணம், மற்றும் கட்ட தூய்மை, குறிப்பிட்ட வடிவமைப்பு கோரிக்கைகளுக்கு SiC ஐ வடிவமைக்க முக்கியம்.

2.2 அடர்த்தி மற்றும் நுண் கட்டமைப்பு கட்டுப்பாடு

SiC பீங்கான்களை தயாரிப்பதில் உள்ள சிறந்த சிரமங்களில் ஒன்று அதன் வலுவான கோவலன்ட் பிணைப்பு மற்றும் குறைந்த சுய-பரவல் குணகங்கள் காரணமாக முழுமையான அடர்த்தியை அடைவது ஆகும்., நிலையான சின்டரிங் தடுக்கிறது.

இதை முறியடிக்க, பல குறிப்பிட்ட அடர்த்தி உத்திகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.

எதிர்வினை பிணைப்பு உருகிய சிலிக்கானுடன் ஒரு நுண்ணிய கார்பன் முன்வடிவத்தை ஊடுருவுகிறது, SiC இன் சிட்டுவை உருவாக்க இது பதிலளிக்கிறது, இதன் விளைவாக மிகக் குறைந்த சுருக்கத்துடன் நிகர-வடிவக் கூறு உள்ளது.

போரான் மற்றும் கார்பன் போன்ற சின்டரிங் எய்ட்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அழுத்தம் இல்லாத சின்டரிங் அடையப்படுகிறது, இது தானியங்களின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் துளைகளை நீக்குகிறது.

சூடான அழுத்துதல் மற்றும் சூடான ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்துதல் (இடுப்பு) வெப்பம் முழுவதும் வெளிப்புற அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துங்கள், குறைக்கப்பட்ட வெப்பநிலை நிலைகளில் முழு அடர்த்தியை அனுமதிக்கிறது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க இயந்திர குடியிருப்பு அல்லது வணிக பண்புகளுடன் பொருட்களை உருவாக்குகிறது.

இந்த செயலாக்க அணுகுமுறைகள் SiC பாகங்களை நுண்ணிய தானியத்துடன் உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்குகிறது, சீரான நுண் கட்டமைப்புகள், வலிமையை அதிகரிக்க முக்கியமானது, எதிர்ப்பு அணிய, மற்றும் ஒருமைப்பாடு.

3. நடைமுறை திறன் மற்றும் மல்டிஃபங்க்ஸ்னல் பயன்பாடுகள்

3.1 கடுமையான சூழலில் வெப்ப மற்றும் இயந்திர மீள்தன்மை

சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள் வெப்பத்தில் கட்டமைப்பு ஸ்திரத்தன்மையை வைத்திருக்கும் திறன் காரணமாக கடுமையான சிக்கல்களில் செயல்முறைக்கு தனித்தனியாக பொருந்துகின்றன., ஆக்சிஜனேற்றத்தை எதிர்க்கும், மற்றும் இயந்திர உடைகளை தாங்கும்.

ஆக்ஸிஜனேற்ற சூழல்களில், SiC ஒரு பாதுகாப்பு சிலிக்காவை உருவாக்குகிறது (SiO ₂) அதன் பரப்பளவில் அடுக்கு, இது மேலும் ஆக்சிஜனேற்றத்தைக் குறைக்கிறது மற்றும் வெப்பநிலை நிலைகளில் தொடர்ந்து பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது 1600 ° சி.

இந்த ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பு, உயர் க்ரீப் எதிர்ப்புடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது, வாயு ஜெனரேட்டர்களில் உள்ள பாகங்களுக்கு SiC ஐ ஏற்றதாக ஆக்குகிறது, எரிப்பு அறைகள், மற்றும் அதிக திறன் கொண்ட சூடான பரிமாற்றிகள்.

அதன் விதிவிலக்கான கடினத்தன்மை மற்றும் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பு ஆகியவை ஸ்லரி பம்ப் பாகங்கள் போன்ற வணிக பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன., மணல் வெட்டுதல் முனைகள், மற்றும் வெட்டும் சாதனங்கள், உலோக மாற்றுகள் விரைவாக மோசமடையும்.

மேலும், SiC இன் குறைக்கப்பட்ட வெப்ப விரிவாக்கம் மற்றும் உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன் ஆகியவை விண்வெளி தொலைநோக்கிகள் மற்றும் லேசர் அமைப்புகளில் கண்ணாடிகளுக்கு பரிந்துரைக்கப்பட்ட தயாரிப்பாக அமைகிறது., தெர்மல் பைக்கிங்கின் கீழ் பரிமாண பாதுகாப்பு முக்கியமானது.

3.2 மின்சார மற்றும் குறைக்கடத்தி பயன்பாடுகள்

அதன் கட்டமைப்பு பயன்பாட்டிற்கு அப்பால், சிலிக்கான் கார்பைடு பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் பகுதியில் உருமாறும் செயல்பாட்டை செய்கிறது.

4H-SiC, குறிப்பாக, தோராயமாக பரந்த பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளது 3.2 ஈ.வி, சாதனங்கள் அதிக மின்னழுத்தத்தில் இயங்க அனுமதிக்கிறது, வெப்பநிலை, மற்றும் பாரம்பரிய சிலிக்கான்-அடிப்படையிலான குறைக்கடத்திகளை விட ஒழுங்குமுறைகளை மாற்றுதல்.

இது ஆற்றல் கருவிகளில் விளைகிறது– ஷாட்கி டையோட்கள் போன்றவை, MOSFETகள், மற்றும் JFETகள்– கணிசமாக குறைக்கப்பட்ட மின் இழப்புகளுடன், சிறிய அளவு அளவு, மற்றும் செயல்திறனை அதிகரித்தது, தற்போது மின்சார வாகனங்களில் அதிக அளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, புதுப்பிக்கத்தக்க வள இன்வெர்ட்டர்கள், மற்றும் புத்திசாலித்தனமான கட்ட அமைப்புகள்.

SiC இன் உயர் செயலிழப்பு மின் பகுதி (பற்றி 10 சிலிக்கானின் மடங்கு) மெல்லிய சறுக்கல் அடுக்குகளை அனுமதிக்கிறது, எதிர்ப்பு சக்தியைக் குறைத்தல் மற்றும் கேஜெட் செயல்திறனை மேம்படுத்துதல்.

மேலும், SiC இன் உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன் வெப்பத்தை வெற்றிகரமாக சிதறடிக்க உதவுகிறது, பெரிய ஏர் கண்டிஷனிங் அமைப்புகளின் தேவையை குறைக்கிறது மற்றும் இன்னும் சிறியதாக செயல்படுத்துகிறது, நம்பகமான மின்னணு கூறுகள்.

4. சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில்நுட்பத்தில் எழும் எல்லைகள் மற்றும் எதிர்கால மேலோட்டம்

4.1 மேம்பட்ட ஆற்றல் மற்றும் விண்வெளி தீர்வுகளில் சேர்க்கை

நேர்த்தியான ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல்மிக்க போக்குவரத்துக்கான தொடர்ச்சியான மாற்றம் SiC- அடிப்படையிலான கூறுகளுக்கு ஒப்பிடமுடியாத தேவையை உண்டாக்குகிறது.

சோலார் இன்வெர்ட்டர்களில், காற்று சக்தி மாற்றிகள், மற்றும் பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள், SiC கருவிகள் அதிக ஆற்றல் மாற்ற செயல்திறனை சேர்க்கின்றன, நேராக குறையும் கார்பன் வெளியேற்றங்கள் மற்றும் செயல்பாட்டு செலவுகள்.

விண்வெளியில், SiC ஃபைபர்-வலுவூட்டப்பட்ட SiC மேட்ரிக்ஸ் கலவைகள் (SiC/SiC CMCகள்) காற்று விசையாழி கத்திகளுக்காக உருவாக்கப்படுகின்றன, எரிப்பு லைனிங்ஸ், மற்றும் வெப்ப பாதுகாப்பு அமைப்புகள், நிக்கல் அடிப்படையிலான சூப்பர்அலாய்களை விட எடை செலவு சேமிப்பு மற்றும் செயல்திறன் ஆதாயங்களை வழங்குகிறது.

இந்த செராமிக் மேட்ரிக்ஸ் கலவைகள் மிஞ்சும் வெப்பநிலையில் இயங்கும் 1200 ° சி, அதிக உந்துதல்-எடை-எடை விகிதங்கள் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட எரிவாயு செயல்திறன் கொண்ட அடுத்த தலைமுறை ஜெட் என்ஜின்களை சாத்தியமாக்குகிறது.

4.2 நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் குவாண்டம் பயன்பாடுகள்

நானோ அளவில், சிலிக்கான் கார்பைடு தனித்துவமான குவாண்டம் கட்டிடங்களைக் காட்டுகிறது, அவை அடுத்த தலைமுறை தொழில்நுட்பங்களுக்காக சோதிக்கப்படுகின்றன..

SiC ஹோஸ்ட் சிலிக்கான் திறப்புகளின் சில பாலிடைப்கள் மற்றும் ஸ்பின்-ஆக்டிவ் சிக்கல்களாக செயல்படும் பணியிடங்கள், குவாண்டம் சிறிய பிட்களாக இயங்குகிறது (குவிட்ஸ்) குவாண்டம் கணினி மற்றும் குவாண்டம் கவனிக்கும் பயன்பாடுகளுக்கு.

இந்த சிக்கல்களை ஒளியியல் ரீதியாக துவக்கலாம், கட்டுப்படுத்தப்பட்டது, மற்றும் அறை வெப்பநிலையில் மதிப்பாய்வு செய்யவும், கிரையோஜெனிக் சிக்கல்களை அழைக்கும் பல குவாண்டம் அமைப்புகளை விட கணிசமான நன்மை.

மேலும், புல உமிழ்வு கருவிகளில் பயன்படுத்த SiC நானோவாய்கள் மற்றும் நானோ துகள்கள் ஆராயப்படுகின்றன, ஒளிக்கதிர், மற்றும் பயோமெடிக்கல் இமேஜிங் அவர்களின் உயர் விகிதத்தின் காரணமாக, இரசாயன பாதுகாப்பு, மற்றும் சரிசெய்யக்கூடிய மின்னணு குடியிருப்பு அல்லது வணிக சொத்துக்கள்.

படிப்பு முன்னேறும்போது, குறுக்குப்பிரிவு குவாண்டம் அமைப்புகள் மற்றும் நானோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் சாதனங்களில் SiC ஐ ஒருங்கிணைப்பது (NEMS) பாரம்பரிய வடிவமைப்பு களங்களுக்கு அப்பால் அதன் கடமையை அதிகரிப்பதாக உறுதியளிக்கிறது.

4.3 கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய நிலைத்தன்மை மற்றும் வாழ்க்கைச் சுழற்சி காரணிகள்

SiC இன் உற்பத்தி ஆற்றல் மிகுந்ததாகும், குறிப்பாக உயர் வெப்பநிலை தொகுப்பு மற்றும் சின்டெரிங் செயல்முறைகளில்.

இருந்தாலும், SiC உறுப்புகளின் நீடித்த நன்மைகள்– நீண்ட ஆயுட்காலம் போன்றவை, பராமரிப்பு குறைந்தது, மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட கணினி செயல்திறன்– பொதுவாக ஆரம்ப சூழலியல் தாக்கத்தை மிஞ்சும்.

இன்னும் நிலையான உற்பத்தி வழிகளை உருவாக்குவதற்கான முயற்சிகள் நடந்து வருகின்றன, மைக்ரோவேவ்-உதவி சிண்டரிங் கொண்டது, சேர்க்கை உற்பத்தி (3டி அச்சிடுதல்) SiC இன், மற்றும் குறைக்கடத்தி செதில் செயலாக்கத்திலிருந்து SiC கழிவுகளை மறுசுழற்சி செய்தல்.

இந்த முன்னேற்றங்கள் மின் நுகர்வு குறைவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன, பொருள் கழிவுகளை குறைக்க, மற்றும் மேம்பட்ட பொருட்கள் துறைகளில் சுற்று பொருளாதார சூழலை ஆதரிக்கவும்.

முடிவில், சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள் சமகாலத் தயாரிப்புகளின் அறிவியலின் முக்கியக் கல்லைக் குறிக்கின்றன, கட்டடக்கலை ஆயுள் மற்றும் நடைமுறை நெகிழ்வுத்தன்மைக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியைக் குறைக்கிறது.

தூய்மையான சக்தி அமைப்புகளை இயக்குவது முதல் குவாண்டம் கண்டுபிடிப்புகளை இயக்குவது வரை, வடிவமைப்பு மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சியில் சாத்தியமானவற்றின் எல்லைகளை மறுவரையறை செய்ய SiC உள்ளது.

கையாளும் நுட்பங்கள் முன்னேறி, புத்தம் புதிய பயன்பாடுகள் எழுகின்றன, சிலிக்கான் கார்பைட்டின் எதிர்காலம் மிகவும் பிரகாசமாக இருக்கும்.

5. சப்ளையர்

அட்வான்ஸ்டு செராமிக்ஸ் அக்டோபரில் நிறுவப்பட்டது 17, 2012, ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டிற்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட உயர் தொழில்நுட்ப நிறுவனமாகும், உற்பத்தி, செயலாக்கம், பீங்கான் தொடர்புடைய பொருட்கள் மற்றும் தயாரிப்புகளின் விற்பனை மற்றும் தொழில்நுட்ப சேவைகள். எங்கள் தயாரிப்புகளில் போரான் கார்பைடு செராமிக் தயாரிப்புகள் அடங்கும் ஆனால் அவை மட்டும் அல்ல, போரான் நைட்ரைடு செராமிக் பொருட்கள், சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக் பொருட்கள், சிலிக்கான் நைட்ரைடு செராமிக் பொருட்கள், சிர்கோனியம் டை ஆக்சைடு பீங்கான் பொருட்கள், முதலியன. நீங்கள் ஆர்வமாக இருந்தால், தயவு செய்து எங்களை தொடர்பு கொள்ளவும்.([email protected])
குறிச்சொற்கள்: சிலிக்கான் கார்பைடு மட்பாண்டங்கள்,சிலிக்கான் கார்பைடு,சிலிக்கான் கார்பைடு விலை

அனைத்து கட்டுரைகளும் படங்களும் இணையத்தில் இருந்து வந்தவை. ஏதேனும் பதிப்புரிமைச் சிக்கல்கள் இருந்தால், நீக்க சரியான நேரத்தில் எங்களை தொடர்பு கொள்ளவும்.

எங்களை விசாரிக்கவும்