1. Silikon karbidning asosiy asosi va polimorfizmi
1.1 Kristallar kimyosi va politipik xilma-xilligi
(Silikon karbidli keramika)
Silikon karbid (SiC) tetraedral boshqaruvda o'rnatilgan kremniy va uglerod atomlaridan tashkil topgan kovalent yopishtirilgan keramika mahsulotidir., yuqori barqaror va mustahkam kristall panjarani ishlab chiqish.
Ko'pgina an'anaviy keramikalardan farqli o'laroq, SiC ning soliteri yo'q, aniq kristall ramka; o'rniga, u politipizm deb nomlanuvchi ta'sirchan tuyg'uni namoyon qiladi, Bu erda bir xil kimyoviy tuzilish shakllana oladi 250 alohida politiplar, har biri yaqin o'ralgan atom qatlamlarining stacking ketma-ketligida o'zgaradi.
Texnologik jihatdan eng muhim politiplardan biri 3C-SiC hisoblanadi (kub, sink aralashmasi ramkasi), 4H-SiC, va 6H-SiC (ikkalasi ham olti burchakli), har biri turli xil elektronlarni taklif qiladi, termal, va mexanik binolar.
3C-SiC, beta-SiC deb ham ataladi, odatda past haroratlarda hosil bo'ladi va metastabildir, 4H va 6H politiplari esa, alfa-SiC deb ataladi, Ular termal jihatdan ancha barqaror va odatda yuqori haroratli va raqamli ilovalarda qo'llaniladi.
Ushbu tuzilmaviy xilma-xillik belgilangan dasturga asoslangan maqsadli materialni tanlash imkonini beradi, u quvvatli elektron qurilmalarda bo'ladimi, yuqori tezlikda ishlov berish, yoki qattiq termal muhit.
1.2 Bog'lanish sifatlari va natijaviy xarakteristikalar
SiC ning chidamliligi uning kuchli kovalent Si-C aloqalaridan kelib chiqadi, ularning uzunligi qisqa va juda yo'naltirilgan, natijada qattiq uch o'lchovli tarmoq paydo bo'ladi.
Ushbu bog'lash tartibi ajoyib mexanik uylarni taqdim etadi, shu jumladan yuqori mustahkamlik (odatda 25– 30 Vickers diapazonida GPa), ajoyib egilish chidamliligi (shunchalik 600 Sinterlangan turlar uchun MPa), va boshqa keramikalarga nisbatan yaxshi yorilish mustahkamligi.
Kovalent tabiat SiC ning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ham qo'shiladi, 120 ga yetishi mumkin– 490 Vt/m · K politip va tozalikka tayanib– ba'zi metallarga o'xshash va ko'pchilik me'moriy chinnilardan ancha yuqori.
Bundan tashqari, SiC issiqlik rivojlanishning past koeffitsientini namoyish etadi, 4,0 atrofida– 5.6 × 10 ⁻⁶/ K, qaysi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bilan birlashganda, unga ajoyib termal zarba qarshiligini ta'minlaydi.
Bu shuni anglatadiki, SiC komponentlari yorilishsiz haroratni tez sozlashni amalga oshirishi mumkin, isitish qismlari kabi ilovalarda hal qiluvchi xususiyat, issiq almashtirgichlar, va aerokosmik termal mudofaa tizimlari.
2. Silikon karbidli keramika uchun sintez va ishlov berish strategiyalari
( Silikon karbidli keramika)
2.1 Asosiy ishlab chiqarish yondashuvlari: Achesondan ilg'or sintezgacha
Silikon karbidning sanoat ishlab chiqarilishi 19-asr oxiriga borib, Acheson protsedurasining rivojlanishi bilan boshlanadi., yuqori tozalikdagi silika bo'lgan karbotermik kamaytirish usuli (SiO ₂) va uglerod (odatda neft koksi) yuqori haroratgacha qizdiriladi 2200 Elektr qarshilik isitgichida ° C.
Ushbu usul abraziv va refrakterlar uchun xom SiC kukunini ishlab chiqarish uchun keng qo'llanilishida davom etmoqda., u aralashmalar va notekis zarrachalar morfologiyasi bo'lgan materialni beradi, yuqori samarali keramikada foydalanishni cheklash.
Zamonaviy yaxshilanishlar kimyoviy bug'larni cho'ktirish kabi alternativ sintez yo'llariga olib keldi (CVD), bu juda yuqori tozalikni yaratadi, yarimo'tkazgichli ilovalar uchun yagona kristalli SiC, va nano-miqyosdagi kukunlar uchun lazer yordamida yoki plazma bilan kuchaytirilgan sintez.
Ushbu murakkab usullar stokiyometriyani aniq nazorat qilish imkonini beradi, zarracha o'lchami, va faza tozaligi, SiC ni maxsus dizayn talablariga moslashtirish uchun muhimdir.
2.2 Zichlanish va mikrostruktura nazorati
SiC chinni ishlab chiqarishdagi eng yaxshi qiyinchiliklardan biri kuchli kovalent bog'lanish va past o'z-o'zini diffuziya koeffitsientlari tufayli to'liq zichlikka erishishdir., bu standart sinterlashni inhibe qiladi.
Buni yengish uchun, bir qancha maxsus zichlashtirish strategiyalari ishlab chiqilgan.
Reaktsiya bog'lanishi erigan kremniy bilan gözenekli uglerod preformini infiltratsiya qilishni o'z ichiga oladi, SiC in situ rivojlanishiga javob beradi, natijada juda kam qisqarishga ega bo'lgan to'r shakliga yaqin komponent paydo bo'ladi.
Bosimsiz sinterlanishga bor va uglerod kabi sinterlash vositalarini kiritish orqali erishiladi, Bu donning tarqalishini cheklaydi va teshiklarni yo'q qiladi.
Issiq presslash va issiq izostatik presslash (HIP) isitish davomida tashqi stressni qo'llang, pasaytirilgan harorat darajasida to'liq zichlashtirish va ajoyib mexanik turar-joy yoki tijorat xususiyatlariga ega materiallarni yaratish imkonini beradi.
Ushbu qayta ishlash yondashuvlari nozik taneli SiC qismlarini qurishga imkon beradi, yagona mikro tuzilmalar, kuchini oshirish uchun muhim ahamiyatga ega, aşınma qarshilik, va yaxlitlik.
3. Amaliy samaradorlik va ko'p funktsiyali ilovalar
3.1 Og'ir muhitda termal va mexanik chidamlilik
Silikon karbid chinnilar issiqlik sharoitida strukturaviy barqarorlikni saqlash qobiliyati tufayli jiddiy muammolarda protsedura uchun juda mos keladi., oksidlanishga qarshi turish, va mexanik aşınmaya bardoshli.
Oksidlovchi muhitda, SiC xavfsiz silika hosil qiladi (SiO ₂) uning yuzasida qatlam, bu keyingi oksidlanishni kamaytiradi va harorat darajasida doimiy foydalanishga imkon beradi 1600 ° C.
Bu oksidlanish qarshiligi, yuqori siljish qarshiligi bilan birlashtirilgan, SiC gaz generatorlari qismlari uchun mos qiladi, yonish kameralari, va yuqori samarali issiq almashtirgichlar.
Uning g'ayrioddiy qattiqligi va aşınmaya bardoshliligi atala nasosi qismlari kabi tijorat maqsadlarida qo'llaniladi, qum tozalash nozullari, va kesish asboblari, bu erda metall muqobillar tezda yomonlashadi.
Bundan tashqari, SiC ning kamaytirilgan issiqlik kengayishi va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi uni kosmik teleskoplar va lazer tizimlarida nometall uchun tavsiya etilgan mahsulotga aylantiradi., bu erda termal velosipedda o'lchovli xavfsizlik juda muhimdir.
3.2 Elektr va yarimo'tkazgichlarni qo'llash
Uning tarkibiy foydaliligidan tashqari, kremniy karbid kuch elektronikasi sohasida transformatsion funktsiyani bajaradi.
4H-SiC, ayniqsa, taxminan keng diapazonga ega 3.2 eV, qurilmalarning yuqori kuchlanishlarda ishlashiga imkon beradi, haroratlar, va an'anaviy kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlarga qaraganda kommutatsiya qonuniyatlari.
Buning natijasida elektr asboblari paydo bo'ladi– Schottky diodlari kabi, MOSFETlar, va JFETlar– sezilarli darajada kamaygan quvvat yo'qotishlari bilan, kichikroq o'lcham, va samaradorlikni oshirdi, Hozirgi vaqtda elektr transport vositalarida keng qo'llaniladi, qayta tiklanadigan manba inverterlari, va dono tarmoq tizimlari.
SiC ning yuqori nosozlik elektr maydoni (haqida 10 kremniynikidan barobar) yupqaroq drift qatlamlariga ruxsat beradi, qarshilikni minimallashtirish va gadjet ish faoliyatini yaxshilash.
Bundan tashqari, SiC ning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlikni muvaffaqiyatli tarqatishga yordam beradi, katta konditsioner tizimlariga bo'lgan ehtiyojni minimallashtirish va undan ham kichikroq qilish imkonini beradi, ishonchli elektron komponentlar.
4. Silikon karbid texnologiyasida paydo bo'ladigan chegaralar va kelajakka umumiy nuqtai
4.1 Kengaytirilgan quvvat va aerokosmik yechimlarda kombinatsiya
Toza energiya va quvvatlangan transportga takroriy o'tish SiC-ga asoslangan elementlarga tengsiz talabni keltirib chiqarmoqda..
Quyosh invertorlarida, shamol energiyasi konvertorlari, va batareya boshqaruv tizimlari, SiC asboblari yuqori quvvatni konvertatsiya qilish samaradorligini oshiradi, to'g'ridan-to'g'ri kamayib borayotgan uglerod chiqindilari va operatsion xarajatlar.
Aerokosmik sohasida, SiC tolasi bilan mustahkamlangan SiC matritsali kompozitlar (SiC/SiC CMCs) shamol turbinasi qanotlari uchun yaratilmoqda, yonish qoplamalari, va termal xavfsizlik tizimlari, nikel asosidagi super qotishmalarga nisbatan og'irlik xarajatlarini tejash va ishlash ko'rsatkichlarini ta'minlash.
Ushbu keramik matritsali kompozitlar yuqori haroratlarda ishlashi mumkin 1200 ° C, kattaroq tortish nisbati va yaxshilangan gaz ishlashi bilan yangi avlod reaktiv dvigatellarini yaratishga imkon beradi..
4.2 Nanotexnologiya va kvant ilovalari
Nano miqyosda, kremniy karbid yangi avlod texnologiyalari uchun tekshirilayotgan aniq kvantli binolarni ko'rsatadi.
SiC ning ba'zi politiplari kremniy teshiklari va divakansiyalarga ega bo'lib, ular spin-faol muammo sifatida ishlaydi., kvant kichik bitlari sifatida ishlaydi (kubitlar) kvant kompyuteri va kvantni sezish ilovalari uchun.
Ushbu muammolarni optik ravishda yuklash mumkin, nazorat qilingan, va xona haroratida tekshiring, kriyojenik muammolarni talab qiladigan boshqa ko'plab kvant tizimlariga nisbatan katta foyda.
Bundan tashqari, Dala emissiya gadjetlarida foydalanish uchun SiC nanosimlari va nanozarrachalari o'rganilmoqda, fotokataliz, va ularning yuqori nisbati tufayli biotibbiy tasvirlash, kimyoviy xavfsizlik, va sozlanadigan elektron turar-joy yoki tijorat mulklari.
O'qish rivojlanishi bilan, SiC to'g'ri o'zaro kvant tizimlari va nanoelektromexanik qurilmalarga assimilyatsiya qilish (NEMS) an'anaviy dizayn sohalaridan tashqari o'z burchini oshirishga va'da beradi.
4.3 Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan barqarorlik va hayot aylanishi omillari
SiC ishlab chiqarish energiyani ko'p talab qiladi, ayniqsa yuqori haroratli sintez va sinterlash jarayonlarida.
Shunga qaramay, SiC elementlarning doimiy afzalliklari– uzoq umr ko'rish kabi, parvarishlashning kamayishi, va tizim samaradorligini oshirish– odatda dastlabki ekologik ta'sirdan oshib ketadi.
Yana barqaror ishlab chiqarish yo‘nalishlarini yaratish bo‘yicha tashabbuslar davom etmoqda, mikroto'lqinli pech yordamida sinterlashdan iborat, qo'shimchalar ishlab chiqarish (3D bosib chiqarish) SiC, va yarimo'tkazgichli gofretni qayta ishlashdan olingan SiC chiqindilarini qayta ishlash.
Ushbu yutuqlar energiya sarfini kamaytirishga qaratilgan, moddiy chiqindilarni minimallashtirish, va ilg'or materiallar sektorlarida yumaloq iqtisodiy muhitni qo'llab-quvvatlash.
Yakunida, kremniy karbid chinni zamonaviy mahsulotlar fanining asosiy toshi hisoblanadi, me'moriy chidamlilik va amaliy moslashuvchanlik o'rtasidagi bo'shliqni bartaraf etish.
Toza energiya tizimlarini yoqishdan kvant innovatsiyalarini quvvatlantirishgacha, SiC dizayn va ilmiy tadqiqotlarda mumkin bo'lgan chegaralarni qayta belgilashda qoladi.
Ishlash texnikasi rivojlangani sayin yangi ilovalar paydo bo'ladi, kremniy karbidining kelajagi juda yorqin bo'lib qolmoqda.
5. Yetkazib beruvchi
Advanced Ceramics oktyabr oyida tashkil etilgan 17, 2012, tadqiqot va ishlanmalarga sodiq bo'lgan yuqori texnologiyali korxona, ishlab chiqarish, qayta ishlash, sopol nisbiy materiallar va mahsulotlarni sotish va texnik xizmat ko'rsatish. Mahsulotlarimiz bor karbidli keramika mahsulotlarini o'z ichiga oladi, lekin ular bilan cheklanmaydi, Bor nitridi keramika mahsulotlari, Silikon karbid seramika mahsulotlari, Silikon nitridli keramika mahsulotlari, Zirkonyum dioksid seramika mahsulotlari, va hokazo. Agar qiziqsangiz, iltimos biz bilan bog'laning.([email protected])
Teglar: Silikon karbidli keramika,kremniy karbid,kremniy karbid narxi
Barcha maqolalar va rasmlar Internetdan olingan. Agar mualliflik huquqi bilan bog'liq muammolar mavjud bo'lsa, o'chirish uchun o'z vaqtida biz bilan bog'laning.
Bizdan so'rang