Compositi carbonio-carboniosono un tipo di compositi in fibra di carbonio, con fibra di carbonio come materiale di rinforzo e carbonio depositato come materiale della matrice. La matrice diI compositi C/C sono carbonioEssendo composto quasi interamente da carbonio elementare, presenta un'eccellente resistenza alle alte temperature ed eredita le forti proprietà meccaniche della fibra di carbonio. È stato industrializzato in passato nel settore della difesa.
Ambiti di applicazione:
Materiali compositi C/CSi trovano al centro della catena industriale, e la fase a monte comprende la produzione di fibra di carbonio e preforme, mentre i campi di applicazione a valle sono relativamente ampi.Materiali compositi C/Csono utilizzati principalmente come materiali resistenti al calore, materiali d'attrito e materiali ad alte prestazioni meccaniche. Sono utilizzati nell'industria aerospaziale (rivestimenti della gola dell'ugello del razzo, materiali di protezione termica e parti strutturali termiche del motore), nei materiali per freni (ferrovie ad alta velocità, dischi freno per aerei), nei campi termici fotovoltaici (barili isolanti, crogioli, tubi guida e altri componenti), nei corpi biologici (ossa artificiali) e in altri campi. Attualmente, la produzione nazionaleMateriali compositi C/CLe aziende si concentrano principalmente sul singolo elemento di collegamento dei materiali compositi e si estendono alla fase a monte della preformatura.
I materiali compositi C/C presentano eccellenti prestazioni complessive, tra cui bassa densità, elevata resistenza specifica, elevato modulo specifico, elevata conduttività termica, basso coefficiente di dilatazione termica, buona tenacità alla frattura, resistenza all'usura, resistenza all'ablazione, ecc. In particolare, a differenza di altri materiali, la resistenza dei materiali compositi C/C non diminuisce, ma può aumentare con l'aumento della temperatura. Si tratta di un materiale con eccellente resistenza al calore, ed è per questo che è stato inizialmente impiegato industrialmente nei rivestimenti interni delle camere di combustione dei razzi.
Il materiale composito C/C eredita le eccellenti proprietà meccaniche e di lavorazione della fibra di carbonio, e possiede la resistenza al calore e alla corrosione della grafite, diventando un forte concorrente dei prodotti in grafite. In particolare, nel settore applicativo con elevati requisiti di resistenza, come quello fotovoltaico termico, la convenienza economica e la sicurezza dei materiali compositi C/C stanno diventando sempre più importanti, soprattutto in un contesto di produzione di wafer di silicio su larga scala, e la loro adozione è diventata un requisito imprescindibile. Al contrario, la grafite è diventata un complemento ai materiali compositi C/C a causa della limitata capacità produttiva sul lato dell'offerta.
Applicazione del campo termico fotovoltaico:
Il campo termico è l'intero sistema utilizzato per mantenere la crescita del silicio monocristallino o la produzione di lingotti di silicio policristallino a una determinata temperatura. Svolge un ruolo chiave nella purezza, uniformità e altre qualità del silicio monocristallino e policristallino e rappresenta la fase iniziale dell'industria manifatturiera del silicio cristallino. Il campo termico può essere suddiviso, a seconda del tipo di prodotto, in sistema di campo termico per forni di estrazione di monocristalli di silicio monocristallino e sistema di campo termico per forni di lingotti di silicio policristallino. Poiché le celle di silicio monocristallino hanno un'efficienza di conversione superiore rispetto alle celle di silicio policristallino, la quota di mercato dei wafer di silicio monocristallino continua ad aumentare, mentre la quota di mercato dei wafer di silicio policristallino nel mio paese è diminuita di anno in anno, passando dal 32,5% nel 2019 al 9,3% nel 2020. Pertanto, i produttori di campi termici utilizzano principalmente la tecnologia del campo termico dei forni di estrazione di monocristalli.
Figura 2: Campo termico nella catena di produzione del silicio cristallino
Il campo termico è composto da oltre una dozzina di componenti, e i quattro componenti principali sono il crogiolo, il tubo guida, il cilindro isolante e il riscaldatore. I diversi componenti hanno requisiti diversi in termini di proprietà dei materiali. La figura seguente mostra uno schema del campo termico di un cristallo singolo di silicio. Il crogiolo, il tubo guida e il cilindro isolante sono le parti strutturali del sistema del campo termico. La loro funzione principale è quella di supportare l'intero campo termico ad alta temperatura e, pertanto, hanno elevati requisiti in termini di densità, resistenza e conduttività termica. Il riscaldatore è un elemento riscaldante diretto nel campo termico. La sua funzione è quella di fornire energia termica. Essendo generalmente resistivo, presenta requisiti più elevati in termini di resistività del materiale.
Data di pubblicazione: 1 luglio 2024