मुख्यधारा थर्मल क्षेत्र सामग्री: सी/सी मिश्रित सामग्री

कार्बन-कार्बन कंपोजिटकार्बन फाइबर कंपोजिट का एक प्रकार है, जिसमें कार्बन फाइबर सुदृढ़ीकरण सामग्री के रूप में और जमा कार्बन मैट्रिक्स सामग्री के रूप में होता है।सी/सी कंपोजिट कार्बन हैचूंकि यह लगभग पूरी तरह से मौलिक कार्बन से बना है, इसलिए इसमें उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध है और कार्बन फाइबर के मजबूत यांत्रिक गुण विरासत में मिले हैं। इसे पहले रक्षा क्षेत्र में औद्योगिकीकृत किया गया है।

अनुप्रयोग क्षेत्र:

सी/सी मिश्रित सामग्रीऔद्योगिक श्रृंखला के मध्य में स्थित हैं, और अपस्ट्रीम में कार्बन फाइबर और प्रीफॉर्म विनिर्माण शामिल हैं, और डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग क्षेत्र अपेक्षाकृत व्यापक हैं।सी/सी मिश्रित सामग्रीमुख्य रूप से गर्मी प्रतिरोधी सामग्री, घर्षण सामग्री और उच्च यांत्रिक प्रदर्शन सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग एयरोस्पेस (रॉकेट नोजल थ्रोट लाइनिंग, थर्मल प्रोटेक्शन मटीरियल और इंजन थर्मल स्ट्रक्चरल पार्ट्स), ब्रेक मटीरियल (हाई-स्पीड रेल, एयरक्राफ्ट ब्रेक डिस्क), फोटोवोल्टिक थर्मल फील्ड (इन्सुलेशन बैरल, क्रूसिबल, गाइड ट्यूब और अन्य घटक), जैविक निकाय (कृत्रिम हड्डियाँ) और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है। वर्तमान में, घरेलूसी/सी मिश्रित सामग्रीकंपनियां मुख्य रूप से मिश्रित सामग्रियों के एकल लिंक पर ध्यान केंद्रित करती हैं और अपस्ट्रीम प्रीफॉर्म दिशा तक विस्तार करती हैं।

सी/सी मिश्रित सामग्री में उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन होता है, जिसमें कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च विशिष्ट मापांक, उच्च तापीय चालकता, कम तापीय विस्तार गुणांक, अच्छा फ्रैक्चर क्रूरता, पहनने का प्रतिरोध, पृथक्करण प्रतिरोध आदि शामिल हैं। विशेष रूप से, अन्य सामग्रियों के विपरीत, सी/सी मिश्रित सामग्री की ताकत कम नहीं होगी, बल्कि तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ सकती है। यह एक उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोधी सामग्री है, और इसलिए इसे सबसे पहले रॉकेट थ्रोट लाइनर में औद्योगिकीकृत किया गया है।

सी/सी कम्पोजिट सामग्री में कार्बन फाइबर के उत्कृष्ट यांत्रिक गुण और प्रसंस्करण गुण होते हैं, और इसमें ग्रेफाइट का ताप प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध होता है, और यह ग्रेफाइट उत्पादों का एक मजबूत प्रतियोगी बन गया है। विशेष रूप से उच्च शक्ति आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोग क्षेत्र में - फोटोवोल्टिक थर्मल क्षेत्र, सी/सी कम्पोजिट सामग्री की लागत-प्रभावशीलता और सुरक्षा बड़े पैमाने पर सिलिकॉन वेफर्स के तहत अधिक से अधिक प्रमुख होती जा रही है, और यह एक कठोर मांग बन गई है। इसके विपरीत, आपूर्ति पक्ष पर सीमित उत्पादन क्षमता के कारण ग्रेफाइट सी/सी कम्पोजिट सामग्री का पूरक बन गया है।

फोटोवोल्टिक तापीय क्षेत्र अनुप्रयोग:

थर्मल फील्ड एक निश्चित तापमान पर मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के विकास या पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सिल्लियों के उत्पादन को बनाए रखने के लिए संपूर्ण प्रणाली है। यह मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की शुद्धता, एकरूपता और अन्य गुणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और क्रिस्टलीय सिलिकॉन निर्माण उद्योग के फ्रंट एंड से संबंधित है। थर्मल फील्ड को उत्पाद प्रकार के अनुसार मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग फर्नेस के थर्मल फील्ड सिस्टम और पॉलीक्रिस्टलाइन इनगॉट फर्नेस के थर्मल फील्ड सिस्टम में विभाजित किया जा सकता है। चूंकि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाओं में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाओं की तुलना में उच्च रूपांतरण दक्षता होती है, इसलिए मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स की बाजार हिस्सेदारी में वृद्धि जारी है, जबकि मेरे देश में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स की बाजार हिस्सेदारी साल दर साल घट रही है, 2019 में 32.5% से 2020 में 9.3% तक। इसलिए, थर्मल फील्ड निर्माता मुख्य रूप से सिंगल क्रिस्टल पुलिंग फर्नेस के थर्मल फील्ड प्रौद्योगिकी मार्ग का उपयोग करते हैं।

चित्र 2: क्रिस्टलीय सिलिकॉन विनिर्माण उद्योग श्रृंखला में तापीय क्षेत्र

थर्मल क्षेत्र एक दर्जन से अधिक घटकों से बना है, और चार मुख्य घटक क्रूसिबल, गाइड ट्यूब, इन्सुलेशन सिलेंडर और हीटर हैं। विभिन्न घटकों की सामग्री गुणों के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं। नीचे दिया गया चित्र एकल क्रिस्टल सिलिकॉन के थर्मल क्षेत्र का एक योजनाबद्ध आरेख है। क्रूसिबल, गाइड ट्यूब और इन्सुलेशन सिलेंडर थर्मल फील्ड सिस्टम के संरचनात्मक भाग हैं। उनका मुख्य कार्य पूरे उच्च तापमान वाले थर्मल क्षेत्र का समर्थन करना है, और उनके पास घनत्व, शक्ति और तापीय चालकता के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं। हीटर थर्मल क्षेत्र में एक प्रत्यक्ष हीटिंग तत्व है। इसका कार्य थर्मल ऊर्जा प्रदान करना है। यह आम तौर पर प्रतिरोधक होता है, इसलिए इसमें सामग्री प्रतिरोधकता के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं।