1. Кремний карбидының төп нигезе һәм полиморфизмы
1.1 Бәллүр химия һәм политип төрлелеге
(Кремний карбид керамикасы)
Кремний карбид (SiC) тетрэдраль контрольдә урнаштырылган кремний һәм углерод атомнарыннан торган ковалентлы ябыштырылган керамик продукт., югары тотрыклы һәм нык кристалл тактаны үстерү.
Күпчелек гадәти керамикадан аермалы буларак, SiC ялгызы юк, аерым кристалл рамка; урынына, ул политипизм дип аталган тәэсирле сенсацияне күрсәтә, монда шул ук химик структура формалаша ала 250 аерым политиплар, һәрберсе якын урнашкан атом катламнарының эзлеклелегендә төрле.
Иң технологик яктан мөһим политипларның берсе - 3C-SiC (куб, цинк бленде), 4H-SiC, һәм 6H-SiC (алты почмаклы), һәрберсе төрле электрон тәкъдим итә, җылылык, һәм механик биналар.
3C-SiC, шулай ук бета-SiC дип атала, гадәттә киметелгән температурада формалаша һәм метастабель, 4H һәм 6H политиплар, Альфа-СиК дип атала, термик яктан күпкә тотрыклы һәм гадәттә югары температурада һәм санлы кушымталарда кулланыла.
Бу структур төрлелек билгеләнгән кушымта нигезендә максатчан материаль вариантны бирә, Электрон җайланмалардамы, югары тизлекле эшкәртү, яки каты җылылык мохите.
1.2 Сыйфатларны бәйләү һәм нәтиҗәләр характеристикасы
SiC ныклыгы аның көчле ковалентлы Si-C бәйләнешеннән килеп чыга, озынлыгы кыска һәм бик юнәлешле, каты өч үлчәмле челтәргә китерә.
Бу бәйләнеш феноменаль механик йортларны тәкъдим итә, шул исәптән югары ныклык (гадәттә 25– 30 Викерс диапазонында GPa), искиткеч флексур ныклык (кадәр 600 Синтерланган төрләр өчен MPa), һәм башка керамика турында яхшы ярак.
Ковалент табигать шулай ук SiC-ның югары җылылык үткәрүчәнлеген өсти, 120гә җитә ала– 490 W / m · K политипка һәм сафлыкка таянып– кайбер металлларга охшаган һәм күпчелек архитектур фарфорлардан артык.
Моннан тыш, SiC җылылык үсешенең түбән коэффициентын күрсәтә, 4.0 тирәсе– 5.6 × 10 ⁻⁶ / К., Кайсы, югары җылылык үткәрүчәнлеге белән берләшкәндә, искиткеч җылылык шокына каршы торуны тәкъдим итә.
Бу SiC компонентлары яраксыз тиз температураны көйли ала дигән сүз, җылыткыч өлешләр кебек кушымталарда мөһим атрибут, җылы алмаштыргычлар, һәм аэрокосмик җылылык оборонасы системалары.
2. Кремний карбид керамикасы өчен синтез һәм эшкәртү стратегиясе
( Кремний карбид керамикасы)
2.1 Төп җитештерү алымнары: Ахесоннан Синтезга кадәр
Кремний карбидының сәнәгать производствосы XIX гасыр ахырына барып тоташа, Ахесон процедурасы, югары чисталык кремний булган карботермаль киметү ысулы (SiO ₂) һәм углерод (гадәттә майлы кокс) югарыдагы температурада җылытыла 2200 Электр каршылык җылыткычында.
Бу ысул гадәттә абразив һәм реактив заводлар өчен чиста SiC порошогы җитештерү өчен кулланыла, пычраклар һәм тигез булмаган кисәкчәләр морфологиясе белән материал бирә, югары җитештерүчән керамикада куллануны чикләү.
Заманча камилләштерүләр химик парларны чүпләү кебек альтернатив синтез юлларына китерде (CVD), ультра югары чисталык тудыра, ярымүткәргеч кушымталары өчен бер кристалл SiC, һәм наноскаль порошоклары өчен лазер ярдәмендә яки плазмалы көчәйтелгән синтез.
Бу катлаулы техника стохиометрияне төгәл контрольдә тотарга мөмкинлек бирә, кисәкчәләр үлчәме, һәм фаз чисталыгы, SiC-ны конкрет дизайн таләпләренә туры китерү өчен мөһим.
2.2 Тыгызлаштыру һәм микроструктур контроль
SiC фарфорларын җитештерүдә иң яхшы кыенлыклар арасында көчле ковалент бәйләнеше һәм түбән диффузия коэффициентлары аркасында тулы тыгызлыкка ирешү., стандарт синтерингны тыя.
Моны җиңәр өчен, берничә конкрет тыгызлык стратегиясе эшләнде.
Реакция бәйләнеше эретелгән кремний белән күзәнәкле углерод преформасына үтеп керә, ситуда SiC үсешенә җавап бирә, бик аз кысылу белән челтәр формасындагы компонентка китерә.
Бор һәм углерод кебек синтеринг ярдәмчеләрен кертеп, басымсыз синтерингка ирешәләр, ашлык лимиты диффузиясен рекламалый һәм күзәнәкләрне бетерә.
Armылы басу һәм кайнар изостатик басу (HIP) җылыту вакытында тышкы стрессны кулланыгыз, температураның кимү дәрәҗәсендә тулы тыгызлыкка һәм искиткеч механик торак яки коммерция үзенчәлекләре булган материаллар булдырырга мөмкинлек бирә.
Бу эшкәртү алымнары нечкә бөртекле SiC детальләрен төзергә мөмкинлек бирә, бердәм микросруктуралар, көчен арттыру өчен мөһим, каршылык киегез, һәм сафлык.
3. Практик эффективлык һәм күп функцияле кушымталар
3.1 Авыр шартларда җылылык һәм механик ныклык
Кремний карбид фарфорлары катлаулы проблемаларда процедурага аерылып тора, чөнки җылылыкларда структур тотрыклылыкны саклый беләләр., оксидлашуга каршы торыгыз, һәм механик киемгә каршы торырга.
Оксидлаштыручы тирәлектә, SiC куркынычсызлык кремнийын барлыкка китерә (SiO ₂) аның өслегендә катлам, алга таба оксидлашуны киметә һәм температура дәрәҗәсендә өзлексез кулланырга мөмкинлек бирә 1600 ° C..
Бу оксидлашуга каршы тору, югары каршылык белән интеграцияләнгән, SiC газ генераторларының өлешләре өчен яраклы итә, яну камералары, һәм югары эффектив җылы алмаштыргычлар.
Аның гаҗәеп катылыгы һәм абразиягә каршы торуы насос өлешләре кебек коммерция кушымталарында кулланыла, комлы плиткалар, һәм кисү җайланмалары, монда металл альтернатива тиз бозылачак.
Моннан тыш, SiC-ның җылылык киңәюе һәм югары җылылык үткәрүчәнлеге аны космик телескопларда һәм лазер системаларында көзгеләр өчен тәкъдим ителгән продукт итә., җылылык велосипедында үлчәмле куркынычсызлык бик мөһим.
3.2 Электр һәм ярымүткәргеч кушымталары
Аның структур ярдәменнән тыш, кремний карбид электр электроникасы өлкәсендә трансформатив функция уйный.
4H-SiC, Аерым алганда, якынча киң тасмага ия 3.2 eV, җайланмаларга югары көчәнештә эшләргә мөмкинлек бирү, температура, традицион кремний нигезендәге ярымүткәргечләргә караганда регулярлыкны күчү.
Бу электр коралларына китерә– Шоттки диодлары кебек, MOSFETs, һәм JFETлар– электр югалтуларын сизелерлек киметте, кечерәк зурлык, һәм эффективлыкны күтәрделәр, хәзерге вакытта электр машиналарында киң кулланыла, яңартыла торган ресурс инвертерлары, һәм акыллы челтәр системалары.
SiC-ның югары җитешсезлеге (турында 10 кремнийныкы) нечкә катлам катламнарын рөхсәт итә, каршылыкны киметү һәм гаджетның эшләвен арттыру.
Моннан тыш, SiC-ның югары җылылык үткәрүчәнлеге җылылыкны уңышлы таратырга булыша, зур кондиционер системаларына ихтыяҗны киметү һәм тагын да кечерәк мөмкинлек бирү, ышанычлы электрон компонентлар.
4. Кремний карбид технологиясендә барлыкка килүче чикләр һәм киләчәк күзәтү
4.1 Алга киткән көч һәм аэрокосмик чишелешләрдә комбинация
Чиста энергиягә һәм энергияле транспортка кабат-кабат күчү SiC нигезендәге элементларга тиңсез ихтыяҗ тудыра.
Кояш инвертерларында, җил көче конвертерлары, һәм батарея белән идарә итү системалары, SiC кораллары көчне әйләндерүнең эффективлыгын өсти, углерод агызуны һәм оператив чыгымнарны турыдан-туры киметү.
Аэрокосмоста, SiC җепселле-ныгытылган SiC матрица композитлары (SiC / SiC CMCs) җил турбинасы өчен ясалган, яну полосалары, һәм җылылык куркынычсызлыгы системалары, Никель нигезендәге супераллойларга караганда, чыгымнарны экономияләү һәм җитештерү табышын тәэмин итү.
Бу керамик матрица композитлары температурадан артып китә ала 1200 ° C., киләсе буын реактив двигательләргә зуррак авырлык үлчәмнәре һәм газ җитештерүчәнлеген яхшырту мөмкинлеге бирә.
4.2 Нанотехнология һәм квант кушымталары
Наноскалда, кремний карбид төрле квант биналарын күрсәтә, алар киләсе буын технологияләре өчен тикшерелә.
SiC-ның кайбер политиплары кремний ачкычлары һәм спин-актив проблемалар ролен башкара, квант кечкенә битләр булып эшли (кубитлар) квант компьютеры һәм квантка игътибар итү кушымталары өчен.
Бу проблемаларны оптик яктан арттырырга мөмкин, контрольдә тотыла, һәм бүлмә температурасында карау, Криогеник проблемаларны таләп итүче башка квант системаларына караганда зур файда.
Моннан тыш, SiC нановирлары һәм нанопартиклар кыр чыгару гаджетларында куллану өчен өйрәнелә, фотокатализ, һәм биомедицина тасвирламасы аларның югары аспектлары аркасында, химик куркынычсызлык, һәм көйләнә торган электрон торак яки коммерция үзлекләре.
Уку алга барган саен, SiC ассимиляциясе квант системаларына һәм наноэлектромеханик җайланмаларга (NEMS) традицион дизайн өлкәләреннән тыш үз бурычын арттырырга вәгъдә бирә.
4.3 Тотрыклылык һәм яшәү циклы факторлары
SiC җитештерү энергияне күп таләп итә, аеруча югары температуралы синтезда һәм синтеринг процессларында.
Шуңа да карамастан, SiC элементларының соңгы файдасы– озын гомер озынлыгы кебек, саклауны киметте, һәм системаның эффективлыгын яхшырту– гадәттә башлангыч экологик йогынтыдан артып китә.
Тагын да тотрыклы җитештерү маршрутларын булдыру инициативалары бара, микродулкынлы синтерингтан тора, өстәмә җитештерү (3Г бастыру) SiC, һәм ярымүткәргеч вафер эшкәртүдән SiC калдыкларын эшкәртү.
Бу алгарыш энергия куллануны киметүне максат итеп куя, материаль калдыкларны киметү, һәм алдынгы материаллар өлкәсендә түгәрәк икътисади климатка булышлык күрсәтү.
Ахырда, кремний карбид фарфорлары хәзерге заман продуктлары фәненең төп нигезен күрсәтәләр, архитектур ныклык һәм практик сыгылучылык арасындагы аерманы каплау.
Чиста энергия системаларын эшләтеп җибәрүдән квант инновацияләренә кадәр, SiC дизайнда һәм фәнни тикшеренүләрдә мөмкин булган чикләрне яңадан билгели.
Эшләү техникасы алга киткәндә һәм яңа кушымталар барлыкка килә, кремний карбидның киләчәге бик якты булып кала.
5. Тапшыручы
Алга киткән керамика октябрьдә оешкан 17, 2012, тикшеренүләр һәм үсеш өчен бирелгән югары технологияле предприятия, җитештерү, эшкәртү, керамик чагыштырма материаллар һәм продуктларның сату һәм техник хезмәтләре. Безнең продуктлар Бор Карбид керамик продуктларын үз эченә ала, ләкин алар белән чикләнми, Бор Нитрид керамик продуктлары, Кремний карбид керамик продуктлары, Кремний Нитрид керамик продуктлары, Ircирконий диоксиды керамик продуктлары, һ.б.. Әгәр дә сез кызыксынсагыз, зинһар, безнең белән элемтәгә керергә ирек бирегез.([email protected])
Теги: Кремний карбид керамикасы,кремний карбид,кремний карбид бәясе
Барлык мәкаләләр дә, рәсемнәр дә Интернеттан. Әгәр дә авторлык проблемалары булса, бетерү өчен зинһар, безнең белән элемтәгә керегез.
Безне сора