సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్: ఎక్స్‌ట్రీమ్ ఎన్విరాన్‌మెంట్ అప్లికేషన్స్ సిరామిక్ బేరింగ్ కోసం హై-పెర్ఫార్మెన్స్ మెటీరియల్స్

1. సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ మరియు పాలిటైపిజం

1.1 క్యూబిక్ మరియు షట్కోణ పాలీటైప్స్: 3C నుండి 6H మరియు గతం

(సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్)

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) ఇది టెట్రాహెడ్రల్ సిక్రోనైజేషన్‌లో ఏర్పాటు చేయబడిన సిలికాన్ మరియు కార్బన్ పరమాణువులతో కూడిన సమయోజనీయ సిరామిక్, మెటీరియల్ సైన్స్‌లో పాలిటైపిజం యొక్క అత్యంత సంక్లిష్టమైన వ్యవస్థలలో ఒకదాన్ని సృష్టించడం.

ఒంటరి స్థిరమైన క్రిస్టల్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌తో చాలా సిరామిక్‌ల వలె కాకుండా, పైగా SiC ఉంది 250 ప్రసిద్ధ పాలీటైప్‌లు– c-యాక్సిస్ వెంట క్లోజ్-ప్యాక్డ్ Si-C బిలేయర్‌ల యొక్క విభిన్నమైన పైలింగ్ సీక్వెన్సులు– క్యూబిక్ 3C-SiC నుండి మారుతూ ఉంటుంది (అదనంగా β-SiC గా సూచిస్తారు) షట్కోణ 6H-SiC మరియు రోంబోహెడ్రల్ 15R-SiC వరకు.

డిజైన్ అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ పాలీటైప్‌లలో ఒకటి 3C (క్యూబిక్), 4హెచ్, మరియు 6H (రెండు షట్కోణాలు), ప్రతి ఒక్కటి కొద్దిగా వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ బ్యాండ్ నిర్మాణాలు మరియు ఉష్ణ వాహకతలను చూపుతుంది.

3C-SiC, దాని జింక్ బ్లెండె ఫ్రేమ్‌వర్క్‌తో, ఇరుకైన బ్యాండ్‌గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది (~ 2.3 eV) మరియు సాధారణంగా సెమీకండక్టర్ సాధనాల కోసం సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై విస్తరించబడుతుంది, 4H-SiC విశేషమైన ఎలక్ట్రాన్ సౌలభ్యాన్ని అందిస్తుంది మరియు అధిక శక్తి గల ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

Si యొక్క ఘన సమయోజనీయ బంధం మరియు దిశాత్మక స్వభావం– సి బాండ్ అసాధారణమైన దృఢత్వాన్ని అందిస్తుంది, ఉష్ణ భద్రత, మరియు స్లిప్ మరియు రసాయన దాడికి నిరోధకత, తీవ్రమైన పర్యావరణ అనువర్తనాలకు SiCని ఆదర్శంగా మారుస్తుంది.

1.2 సమస్యలు, డోపింగ్, మరియు డిజిటల్ నివాసం

దాని నిర్మాణ సంక్లిష్టతతో సంబంధం లేకుండా, SiC n-రకం మరియు p-రకం వాహకత రెండింటినీ సాధించడానికి డోప్ చేయవచ్చు, సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో దాని వినియోగాన్ని అనుమతిస్తుంది.

నైట్రోజన్ మరియు ఫాస్పరస్ కంట్రిబ్యూటర్ కాలుష్య కారకాలుగా పనిచేస్తాయి, ట్రాన్స్‌మిషన్ బ్యాండ్‌లోకి ఎలక్ట్రాన్‌లను పరిచయం చేయడం, తక్కువ బరువున్న అల్యూమినియం మరియు బోరాన్ అంగీకారాలుగా పనిచేస్తాయి, వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లో రంధ్రాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

అయినప్పటికీ, p-రకం డోపింగ్ సామర్థ్యం అధిక యాక్టివేషన్ పవర్‌ల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది, ముఖ్యంగా 4H-SiCలో, ఇది బైపోలార్ టూల్ లేఅవుట్‌కు అడ్డంకులను కలిగిస్తుంది.

స్క్రూ మిస్‌ప్లేస్‌మెంట్స్ వంటి స్థానిక లోపాలు, సూక్ష్మ పైపులు, మరియు పైలింగ్ తప్పులు రీకాంబినేషన్ సౌకర్యాలు లేదా లీక్ కోర్సులుగా పని చేయడం ద్వారా సాధన పనితీరును బలహీనపరుస్తాయి, ఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాల కోసం అగ్రశ్రేణి సింగిల్-క్రిస్టల్ అభివృద్ధిని డిమాండ్ చేస్తోంది.

విస్తారమైన బ్యాండ్‌గ్యాప్ (2.3– 3.3 పాలీటైప్‌పై ఆధారపడి eV), అధిక వైఫల్యం విద్యుత్ ప్రాంతం (~ 3 MV/సెం), మరియు అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత (~ 3– 4 4H-SiC కోసం W/m · K) అధిక-ఉష్ణోగ్రతలో సిలికాన్ కంటే SiCని చాలా ఉన్నతమైనదిగా చేయండి, అధిక-వోల్టేజ్, మరియు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్.

2. హ్యాండ్లింగ్ మరియు మైక్రోస్ట్రక్చరల్ డిజైన్

( సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్)

2.1 సింటరింగ్ మరియు డెన్సిఫికేషన్ టెక్నిక్స్

సిలికాన్ కార్బైడ్ దాని బలమైన సమయోజనీయ బంధం మరియు తగ్గిన స్వీయ-వ్యాప్తి గుణకాల కారణంగా సహజంగా సాంద్రత పొందడం కష్టం, సంకలితాలు లేకుండా లేదా చాలా తక్కువ సింటరింగ్ సహాయంతో పూర్తి సాంద్రతను పొందడానికి వినూత్న ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులు అవసరం.

సబ్‌మిక్రాన్ SiC పౌడర్‌ల ఒత్తిడి లేని సింటరింగ్ బోరాన్ మరియు కార్బన్‌ల పెంపుతో సాధ్యమవుతుంది, ఇది ఆక్సైడ్ పొరలను తొలగించడం మరియు ఘన-స్థితి వ్యాప్తిని పెంచడం ద్వారా సాంద్రతను ప్రోత్సహిస్తుంది.

హోమ్ హీటింగ్ సమయంలో వెచ్చని నెట్టడం అనేది ఏకపక్ష ఒత్తిడిని వర్తిస్తుంది, తగ్గిన ఉష్ణోగ్రత స్థాయిలలో పూర్తి సాంద్రతను అనుమతిస్తుంది (~ 1800– 2000 ° C )మరియు చక్కటి ధాన్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, పరికరాలను తగ్గించడానికి మరియు భాగాలపై ఉంచడానికి అనువైన అధిక-బలం భాగాలు.

పెద్ద లేదా సంక్లిష్టమైన ఆకృతుల కోసం, ప్రతిస్పందన బంధం ఉపయోగించబడుతుంది, పోరస్ కార్బన్ పూర్వరూపాలు ~ వద్ద కరిగిన సిలికాన్‌తో చొచ్చుకుపోతాయి 1600 ° C, ఉపాంత సంకోచంతో సిటులో β-SiCని సృష్టిస్తుంది.

అయినప్పటికీ, అవశేష ధర లేని సిలికాన్ (~ 5– 10%) సూక్ష్మ నిర్మాణంలో ఉంటుంది, పైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత సామర్థ్యం మరియు ఆక్సీకరణ నిరోధకతను పరిమితం చేస్తుంది 1300 ° C.

2.2 సంకలిత ఉత్పత్తి మరియు నియర్-షేప్ తయారీ

సంకలిత తయారీలో ప్రస్తుత పురోగతులు (ఉదయం), SiC పౌడర్‌లు లేదా ప్రీసెరామిక్ పాలిమర్‌లను ఉపయోగించి ప్రత్యేకంగా బైండర్ జెట్టింగ్ మరియు స్టీరియోలిథోగ్రఫీ, సాంప్రదాయిక విధానాలతో గతంలో సాధించలేని క్లిష్టమైన జ్యామితి యొక్క కల్పనను అనుమతిస్తుంది.

పాలిమర్-ఉత్పన్నమైన సిరామిక్‌లో (PDC) మార్గాలు, ద్రవం SiC ముందంజలు 3D ప్రింటింగ్ ద్వారా ఏర్పడతాయి మరియు నిరాకార లేదా నానోక్రిస్టలైన్ SiCని ఉత్పత్తి చేయడానికి హీట్స్ వద్ద పైరోలైజ్ చేయబడతాయి., సాధారణంగా మరింత సాంద్రత అవసరం.

ఈ పద్ధతులు మ్యాచింగ్ ధరలు మరియు ఉత్పత్తి వ్యర్థాలను తగ్గిస్తాయి, ఏరోస్పేస్ కోసం SiCని మరింత అందుబాటులో ఉంచడం, అణు, మరియు కాంప్లెక్స్ లేఅవుట్‌లు సామర్థ్యాన్ని పెంచే వెచ్చని ఎక్స్ఛేంజర్ అప్లికేషన్‌లు.

రసాయన ఆవిరి చొరబాటు వంటి పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ చర్యలు (CVI) లేదా ద్రవ సిలికాన్ సీపేజ్ (LSI) కొన్నిసార్లు సాంద్రత మరియు యాంత్రిక స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగించబడతాయి.

3. మెకానికల్, థర్మల్, మరియు పర్యావరణ సామర్థ్యం

3.1 బలం, కాఠిన్యం, మరియు ప్రతిఘటన ఉపయోగించండి

సిలికాన్ కార్బైడ్ కష్టతరమైన గుర్తింపు పొందిన ఉత్పత్తులలో ఒకటి, ~ యొక్క మొహ్స్ ఘనతతో 9.5 మరియు వికర్స్ దృఢత్వం మించిపోయింది 25 గ్రేడ్ పాయింట్ సగటు, ఇది రాపిడికి అధిక రోగనిరోధక శక్తిని కలిగిస్తుంది, విచ్ఛిన్నం, మరియు స్క్రాపింగ్.

దీని ఫ్లెక్చరల్ బలం సాధారణంగా నుండి ఉంటుంది 300 కు 600 MPa, ప్రాసెసింగ్ విధానం మరియు ధాన్యం పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, మరియు ఇది వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మొండితనాన్ని ఉంచుతుంది 1400 జడ వాతావరణంలో ° C.

ఫ్రాక్చర్ బలం, అయితే నిరాడంబరంగా (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ TWO), చాలా ఆర్కిటెక్చరల్ అప్లికేషన్‌లకు సరిపోతుంది, ప్రత్యేకంగా సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాలలో ఫైబర్ మద్దతుతో అనుసంధానించబడినప్పుడు (CMCలు).

SiC-ఆధారిత CMCలు టర్బైన్ బ్లేడ్‌లలో ఉపయోగించబడతాయి, దహన లైనింగ్, మరియు బ్రేక్ సిస్టమ్స్, అక్కడ వారు బరువు ఖర్చు ఆదాను అందిస్తారు, గ్యాస్ సామర్థ్యం, మరియు లోహ సమానమైన వాటిపై సుదీర్ఘ సేవా జీవితం.

దీని అసాధారణమైన దుస్తులు నిరోధకత SiCని సీల్స్‌కు పరిపూర్ణంగా చేస్తుంది, బేరింగ్లు, పంపు అంశాలు, మరియు బాలిస్టిక్ షీల్డ్, ఇక్కడ విపరీతమైన యాంత్రిక లోడింగ్ కింద దృఢత్వం కీలకం.

3.2 థర్మల్ కండక్టివిటీ మరియు ఆక్సీకరణ భద్రత

SiC యొక్క అత్యంత ఉపయోగకరమైన నివాస లేదా వాణిజ్య లక్షణాలలో ఒకటి దాని అధిక ఉష్ణ వాహకత– సుమారుగా 490 సింగిల్-క్రిస్టల్ 4H-SiC కోసం W/m · K మరియు ~ 30– 120 పాలీక్రిస్టలైన్ రకాలకు W/m · K– చాలా లోహాల కంటే మించి ప్రభావవంతమైన ఉష్ణ వెదజల్లడం సాధ్యమవుతుంది.

పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఈ రెసిడెన్షియల్ ప్రాపర్టీ ముఖ్యమైనది, ఇక్కడ SiC పరికరాలు చాలా తక్కువ వ్యర్థ వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరియు సిలికాన్ ఆధారిత గాడ్జెట్‌ల కంటే ఎక్కువ శక్తి సాంద్రతతో పని చేయగలవు.

ఆక్సీకరణ వాతావరణంలో పెరిగిన ఉష్ణోగ్రత స్థాయిలలో, SiC రక్షిత సిలికాను సృష్టిస్తుంది (SiO ₂) అదనపు ఆక్సీకరణను తగ్గించే పొర, ~ వంటి మంచి పర్యావరణ దృఢత్వాన్ని అందిస్తోంది 1600 ° C.

అయినప్పటికీ, నీటి ఆవిరి అధికంగా ఉండే వాతావరణంలో, ఈ పొర Si వలె అస్థిరమవుతుంది(ఓహ్)₄, వేగవంతమైన క్షీణత ఫలితంగా– గ్యాస్ టర్బైన్ అప్లికేషన్లలో కీలక సవాలు.

4. శక్తిలో అధునాతన అప్లికేషన్లు, ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు, మరియు ఏరోస్పేస్

4.1 పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు సెమీకండక్టర్ గాడ్జెట్లు

Schottky డయోడ్‌ల వంటి గాడ్జెట్‌లకు అవకాశం కల్పించడం ద్వారా సిలికాన్ కార్బైడ్ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్‌లను మార్చింది., MOSFETలు, మరియు అధిక వోల్టేజీల వద్ద పనిచేసే JFETలు, ఫ్రీక్వెన్సీలు, మరియు సిలికాన్ మ్యాచింగ్‌ల కంటే ఉష్ణోగ్రతలు.

ఈ సాధనాలు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల్లో శక్తి నష్టాలను తగ్గిస్తాయి, పునరుత్పాదక శక్తి ఇన్వర్టర్లు, మరియు వాణిజ్య విద్యుత్ మోటార్ డ్రైవ్‌లు, గ్లోబల్ పవర్ ఎఫిషియెన్సీ మెరుగుదలలను జోడించడం.

పైగా జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత స్థాయిలలో అమలు చేయగల సామర్థ్యం 200 ° C క్రమబద్ధీకరించబడిన శీతలీకరణ వ్యవస్థలను మరియు పెరిగిన సిస్టమ్ విశ్వసనీయతను అనుమతిస్తుంది.

ఇంకా, SiC పొరలు గాలియం నైట్రైడ్ కోసం సబ్‌స్ట్రాటమ్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి (GaN) అధిక-ఎలక్ట్రాన్-మొబిలిటీ ట్రాన్సిస్టర్‌లలో ఎపిటాక్సీ (HEMTలు), వైడ్-బ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్స్ రెండింటి ప్రయోజనాలను ఏకీకృతం చేయడం.

4.2 న్యూక్లియర్, ఏరోస్పేస్, మరియు ఆప్టికల్ పరికరాలు

అణు విద్యుత్ ప్లాంట్లలో, SiC ప్రమాదాన్ని తట్టుకునే ఇంధన క్లాడింగ్‌లో కీలకమైన అంశం, ఇక్కడ న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్-సెక్షన్ తగ్గింది, రేడియేషన్ నిరోధకత, మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత దృఢత్వం భద్రత మరియు భద్రత మరియు సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

అంతరిక్షంలో, SiC ఫైబర్-రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంపోజిట్‌లు జెట్ ఇంజిన్‌లు మరియు హైపర్‌సోనిక్ కార్లలో వాటి తేలికపాటి మరియు ఉష్ణ స్థిరత్వం కోసం ఉపయోగించబడతాయి..

ఇంకా, అల్ట్రా-స్మూత్ SiC అద్దాలు టెలిస్కోప్‌ల యొక్క అధిక దృఢత్వం-సాంద్రత నిష్పత్తి ఫలితంగా ఉపయోగించబడతాయి., ఉష్ణ స్థిరత్వం, మరియు ఉప-నానోమీటర్ కరుకుదనానికి పాలిష్‌బిలిటీ.

సారాంశంలో, సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ ఆధునిక అధునాతన పదార్థాల కీలక రాయిగా నిలుస్తాయి, అత్యుత్తమ మెకానికల్ కలపడం, థర్మల్, మరియు డిజిటల్ లక్షణాలు.

పాలీటైప్ యొక్క నిర్దిష్ట నియంత్రణతో, సూక్ష్మ నిర్మాణం, మరియు నిర్వహణ, SiC శక్తిలో సాంకేతిక ఆవిష్కరణలను ప్రారంభించడానికి మిగిలి ఉంది, రవాణా, మరియు తీవ్ర అమరిక ఇంజనీరింగ్.

5. సరఫరాదారు

TRUNNANO ఓవర్‌తో గోళాకార టంగ్‌స్టన్ పౌడర్ యొక్క సరఫరాదారు 12 నానో-బిల్డింగ్ ఎనర్జీ కన్జర్వేషన్ మరియు నానోటెక్నాలజీ డెవలప్‌మెంట్‌లో సంవత్సరాల అనుభవం. ఇది క్రెడిట్ కార్డ్ ద్వారా చెల్లింపును అంగీకరిస్తుంది, T/T, వెస్ట్ యూనియన్ మరియు పేపాల్. Trunnano FedEx ద్వారా విదేశాలలో ఉన్న వినియోగదారులకు వస్తువులను రవాణా చేస్తుంది, DHL, గాలి ద్వారా, లేదా సముద్రం ద్వారా. మీరు గోళాకార టంగ్స్టన్ పౌడర్ గురించి మరింత తెలుసుకోవాలనుకుంటే, దయచేసి మమ్మల్ని సంప్రదించడానికి సంకోచించకండి మరియు విచారణను పంపండి([email protected]).
ట్యాగ్‌లు: సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్,సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ ఉత్పత్తులు, పరిశ్రమ సిరామిక్

అన్ని వ్యాసాలు మరియు చిత్రాలు ఇంటర్నెట్ నుండి వచ్చినవి. ఏదైనా కాపీరైట్ సమస్యలు ఉంటే, దయచేసి తొలగించడానికి సమయానికి మమ్మల్ని సంప్రదించండి.

మమ్మల్ని విచారించండి