المواد الرئيسية للحقل الحراري: المواد المركبة C/C

مركبات الكربون-الكربونهي نوع من مركبات ألياف الكربون، حيث ألياف الكربون هي مادة التعزيز والكربون المترسب هو مادة المصفوفة. مصفوفةالمركبات C/C هي مركبات كربونيةنظرًا لكونه مكونًا بالكامل تقريبًا من الكربون العنصري، يتميز بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية، ويرث الخصائص الميكانيكية القوية لألياف الكربون. وقد استُخدم سابقًا في مجال الدفاع.

مجالات التطبيق:

المواد المركبة C/Cتقع في منتصف السلسلة الصناعية، ويشمل المنبع تصنيع ألياف الكربون والقوالب الأولية، ومجالات التطبيق النهائية واسعة نسبيًا.المواد المركبة C/Cتُستخدم بشكل رئيسي كمواد مقاومة للحرارة، ومواد احتكاك، ومواد عالية الأداء الميكانيكي. تُستخدم في صناعة الطيران (بطانات حلق فوهات الصواريخ، ومواد الحماية الحرارية، والأجزاء الهيكلية الحرارية للمحركات)، ومواد الفرامل (السكك الحديدية عالية السرعة، وأقراص فرامل الطائرات)، والمجالات الحرارية الكهروضوئية (براميل العزل، والبوتقات، وأنابيب التوجيه، ومكونات أخرى)، والأجسام البيولوجية (العظام الاصطناعية)، وغيرها من المجالات. حاليًا، تُستخدم المنتجات المحليةالمواد المركبة C/Cتُركز الشركات بشكل أساسي على الرابط الواحد للمواد المركبة وتمتد إلى اتجاه التشكيل المسبق.

تتميز مواد C/C المركبة بأداء شامل ممتاز، مع كثافة منخفضة، وقوة نوعية عالية، ومعامل مرونة عالي، وموصلية حرارية عالية، ومعامل تمدد حراري منخفض، ومتانة جيدة للكسر، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للاحتكاك، وغيرها. وعلى وجه الخصوص، وعلى عكس المواد الأخرى، لا تتناقص قوة مواد C/C المركبة، بل قد تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة. وهي مادة مقاومة للحرارة بشكل ممتاز، ولذلك استُخدمت لأول مرة في بطانات حلق الصواريخ.

ترث المواد المركبة C/C الخصائص الميكانيكية الممتازة وخصائص المعالجة لألياف الكربون، وتتمتع بمقاومة حرارية ومقاومة للتآكل تماثلان الجرافيت، وأصبحت منافسًا قويًا لمنتجات الجرافيت. وخاصةً في مجال التطبيقات ذات المتطلبات العالية للقوة - مجال الطاقة الكهروضوئية الحرارية، تتزايد أهمية فعالية التكلفة والسلامة للمواد المركبة C/C في صناعة رقائق السيليكون واسعة النطاق، ويتزايد الطلب عليها. على العكس من ذلك، أصبح الجرافيت مُكمّلًا للمواد المركبة C/C نظرًا لمحدودية الطاقة الإنتاجية في جانب العرض.

التطبيقات الميدانية الحرارية الكهروضوئية:

المجال الحراري هو النظام الكامل للحفاظ على نمو السيليكون أحادي البلورة أو إنتاج سبائك السيليكون متعدد البلورات عند درجة حرارة معينة. يلعب دورًا رئيسيًا في نقاء وتوحيد وخصائص السيليكون أحادي البلورة والسيليكون متعدد البلورات الأخرى، وينتمي إلى الواجهة الأمامية لصناعة تصنيع السيليكون البلوري. يمكن تقسيم المجال الحراري إلى نظام المجال الحراري لفرن سحب بلورة واحدة من السيليكون أحادي البلورة ونظام المجال الحراري لفرن السبائك متعدد البلورات وفقًا لنوع المنتج. نظرًا لأن خلايا السيليكون أحادي البلورة تتمتع بكفاءة تحويل أعلى من خلايا السيليكون متعدد البلورات، فإن حصة رقائق السيليكون أحادي البلورة في السوق تستمر في الزيادة، بينما تتناقص حصة رقائق السيليكون متعدد البلورات في السوق في بلدي عامًا بعد عام، من 32.5٪ في عام 2019 إلى 9.3٪ في عام 2020. لذلك، يستخدم مصنعو المجال الحراري بشكل أساسي مسار تقنية المجال الحراري لأفران السحب أحادية البلورة.

الشكل 2: المجال الحراري في سلسلة صناعة تصنيع السيليكون البلوري

يتكون المجال الحراري من أكثر من اثني عشر مكونًا، والمكونات الأساسية الأربعة هي البوتقة، وأنبوب التوجيه، وأسطوانة العزل، والسخان. تختلف متطلبات خصائص المواد باختلاف المكونات. يوضح الشكل أدناه مخططًا تخطيطيًا للمجال الحراري للسيليكون أحادي البلورة. البوتقة، وأنبوب التوجيه، وأسطوانة العزل هي الأجزاء الهيكلية لنظام المجال الحراري. وظيفتها الأساسية هي دعم المجال الحراري عالي الحرارة بالكامل، ولها متطلبات عالية من حيث الكثافة والقوة والتوصيل الحراري. السخان هو عنصر تسخين مباشر في المجال الحراري، ووظيفته توفير الطاقة الحرارية. وهو مقاوم بشكل عام، لذا يتطلب مقاومة أعلى للمادة.