Ανακρυσταλλωμένοκεραμικά από καρβίδιο του πυριτίου (RSiC)είναι ένακεραμικό υλικό υψηλής απόδοσηςΛόγω της εξαιρετικής αντοχής του σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχής στην οξείδωση, αντοχής στη διάβρωση και υψηλής σκληρότητας, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς, όπως η κατασκευή ημιαγωγών, η φωτοβολταϊκή βιομηχανία, οι φούρνοι υψηλής θερμοκρασίας και ο χημικός εξοπλισμός. Με την αυξανόμενη ζήτηση για υλικά υψηλής απόδοσης στη σύγχρονη βιομηχανία, η έρευνα και η ανάπτυξη ανακρυσταλλωμένων κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου εμβαθύνει.
1. Τεχνολογία παρασκευήςανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου
Η τεχνολογία παρασκευής ανακρυσταλλωμένουκεραμικά καρβιδίου του πυριτίουΠεριλαμβάνει κυρίως δύο μεθόδους: πυροσυσσωμάτωση με σκόνη και εναπόθεση ατμών (CVD). Μεταξύ αυτών, η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης με σκόνη είναι η πυροσυσσωμάτωση σκόνης καρβιδίου του πυριτίου σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, έτσι ώστε τα σωματίδια καρβιδίου του πυριτίου να σχηματίζουν μια πυκνή δομή μέσω διάχυσης και ανακρυστάλλωσης μεταξύ των κόκκων. Η μέθοδος εναπόθεσης ατμών είναι η εναπόθεση καρβιδίου του πυριτίου στην επιφάνεια του υποστρώματος μέσω χημικής αντίδρασης ατμών σε υψηλή θερμοκρασία, σχηματίζοντας έτσι μια μεμβράνη καρβιδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας ή δομικά μέρη. Αυτές οι δύο τεχνολογίες έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα. Η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης με σκόνη είναι κατάλληλη για παραγωγή μεγάλης κλίμακας και έχει χαμηλό κόστος, ενώ η μέθοδος εναπόθεσης ατμών μπορεί να παρέχει υψηλότερη καθαρότητα και πυκνότερη δομή και χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα των ημιαγωγών.
2. Ιδιότητες υλικώνανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου
Το εξαιρετικό χαρακτηριστικό των ανακρυσταλλωμένων κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου είναι η εξαιρετική τους απόδοση σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας. Το σημείο τήξης αυτού του υλικού φτάνει τους 2700°C και έχει καλή μηχανική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, το ανακρυσταλλωμένο καρβίδιο του πυριτίου έχει επίσης εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση και μπορεί να παραμείνει σταθερό σε ακραία χημικά περιβάλλοντα. Ως εκ τούτου, τα κεραμικά RSiC έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς των φούρνων υψηλής θερμοκρασίας, των πυρίμαχων υλικών υψηλής θερμοκρασίας και του χημικού εξοπλισμού.
Επιπλέον, το ανακρυσταλλωμένο καρβίδιο του πυριτίου έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και μπορεί να άγει αποτελεσματικά τη θερμότητα, γεγονός που το καθιστά σημαντικό στην εφαρμογή του.Αντιδραστήρες MOCVDκαι εξοπλισμό θερμικής επεξεργασίας στην κατασκευή πλακιδίων ημιαγωγών. Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η αντοχή σε θερμικά σοκ εξασφαλίζουν την αξιόπιστη λειτουργία του εξοπλισμού υπό ακραίες συνθήκες.
3. Πεδία εφαρμογής ανακρυσταλλωμένων κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου
Κατασκευή ημιαγωγών: Στη βιομηχανία ημιαγωγών, τα ανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή υποστρωμάτων και υποστηριγμάτων σε αντιδραστήρες MOCVD. Λόγω της αντοχής τους σε υψηλή θερμοκρασία, της αντοχής στη διάβρωση και της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, τα υλικά RSiC μπορούν να διατηρήσουν σταθερή απόδοση σε πολύπλοκα περιβάλλοντα χημικών αντιδράσεων, διασφαλίζοντας την ποιότητα και την απόδοση των πλακιδίων ημιαγωγών.
Φωτοβολταϊκή βιομηχανία: Στη φωτοβολταϊκή βιομηχανία, το RSiC χρησιμοποιείται για την κατασκευή της δομής στήριξης του εξοπλισμού ανάπτυξης κρυστάλλων. Δεδομένου ότι η ανάπτυξη κρυστάλλων πρέπει να πραγματοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής των φωτοβολταϊκών κυψελών, η αντοχή στη θερμότητα του ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου εξασφαλίζει τη μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού.
Φούρνοι υψηλής θερμοκρασίας: Τα κεραμικά RSiC χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε φούρνους υψηλής θερμοκρασίας, όπως επενδύσεις και εξαρτήματα φούρνων κενού, φούρνων τήξης και άλλου εξοπλισμού. Η αντοχή τους σε θερμικό σοκ και η αντοχή τους στην οξείδωση τα καθιστούν ένα από τα αναντικατάστατα υλικά στις βιομηχανίες υψηλών θερμοκρασιών.
4. Ερευνητική κατεύθυνση ανακρυσταλλωμένων κεραμικών από καρβίδιο του πυριτίου
Με την αυξανόμενη ζήτηση για υλικά υψηλής απόδοσης, η ερευνητική κατεύθυνση των ανακρυσταλλωμένων κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου έχει σταδιακά καταστεί σαφής. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στις ακόλουθες πτυχές:
Βελτίωση της καθαρότητας των υλικών: Προκειμένου να καλυφθούν οι απαιτήσεις υψηλότερης καθαρότητας στους τομείς των ημιαγωγών και των φωτοβολταϊκών, οι ερευνητές διερευνούν τρόπους βελτίωσης της καθαρότητας του RSiC βελτιώνοντας την τεχνολογία εναπόθεσης ατμών ή εισάγοντας νέες πρώτες ύλες, ενισχύοντας έτσι την αξία εφαρμογής του σε αυτούς τους τομείς υψηλής τεχνολογίας.
Βελτιστοποίηση μικροδομής: Ελέγχοντας τις συνθήκες σύντηξης και την κατανομή των σωματιδίων σκόνης, η μικροδομή του ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να βελτιστοποιηθεί περαιτέρω, βελτιώνοντας έτσι τις μηχανικές του ιδιότητες και την αντοχή του σε θερμικά σοκ.
Λειτουργικά σύνθετα υλικά: Προκειμένου να προσαρμοστούν σε πιο σύνθετα περιβάλλοντα χρήσης, οι ερευνητές προσπαθούν να συνδυάσουν το RSiC με άλλα υλικά για να αναπτύξουν σύνθετα υλικά με πολυλειτουργικές ιδιότητες, όπως ανακρυσταλλωμένα σύνθετα υλικά με βάση το καρβίδιο του πυριτίου με υψηλότερη αντοχή στη φθορά και ηλεκτρική αγωγιμότητα.
5. Συμπέρασμα
Ως υλικό υψηλής απόδοσης, τα ανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στην οξείδωση και αντοχή στη διάβρωση. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στη βελτίωση της καθαρότητας του υλικού, στη βελτιστοποίηση της μικροδομής και στην ανάπτυξη σύνθετων λειτουργικών υλικών για την κάλυψη των αυξανόμενων βιομηχανικών αναγκών. Μέσω αυτών των τεχνολογικών καινοτομιών, τα ανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου αναμένεται να διαδραματίσουν μεγαλύτερο ρόλο σε περισσότερους τομείς υψηλής τεχνολογίας.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Οκτωβρίου 2024