Stan badań nad ceramiką z węglika krzemu rekrystalizowanego

Rekrystalizowanyceramika z węglika krzemu (RSiC)obszarwysokowydajny materiał ceramiczny. Ze względu na doskonałą odporność na wysoką temperaturę, odporność na utlenianie, odporność na korozję i wysoką twardość, jest szeroko stosowany w wielu dziedzinach, takich jak produkcja półprzewodników, przemysł fotowoltaiczny, piece wysokotemperaturowe i sprzęt chemiczny. Wraz ze wzrastającym zapotrzebowaniem na materiały o wysokiej wydajności we współczesnym przemyśle, badania i rozwój ceramiki z węglika krzemu rekrystalizowanego pogłębiają się.

1. Technologia przygotowaniaceramika z węglika krzemu rekrystalizowana

Technologia przygotowania rekrystalizowanegoceramika z węglika krzemuobejmuje głównie dwie metody: spiekanie proszkowe i osadzanie z fazy gazowej (CVD). Wśród nich metoda spiekania proszkowego polega na spiekaniu proszku węglika krzemu w środowisku o wysokiej temperaturze, tak aby cząstki węglika krzemu utworzyły gęstą strukturę poprzez dyfuzję i rekrystalizację między ziarnami. Metoda osadzania z fazy gazowej polega na osadzaniu węglika krzemu na powierzchni podłoża poprzez reakcję chemiczną z parą w wysokiej temperaturze, tworząc w ten sposób wysokiej czystości powłokę węglika krzemu lub części konstrukcyjne. Te dwie technologie mają swoje własne zalety. Metoda spiekania proszkowego nadaje się do produkcji na dużą skalę i jest tania, podczas gdy metoda osadzania z fazy gazowej może zapewnić wyższą czystość i gęstszą strukturę i jest szeroko stosowana w dziedzinie półprzewodników.

2. Właściwości materiałoweceramika z węglika krzemu rekrystalizowana

Wyjątkową cechą ceramiki z węglika krzemu rekrystalizowanego jest jej doskonała wydajność w środowiskach o wysokiej temperaturze. Temperatura topnienia tego materiału wynosi aż 2700°C, a materiał ten ma dobrą wytrzymałość mechaniczną w wysokich temperaturach. Ponadto, węglik krzemu rekrystalizowany ma również doskonałą odporność na utlenianie i korozję oraz może pozostać stabilny w ekstremalnych środowiskach chemicznych. Dlatego ceramika RSiC jest szeroko stosowana w dziedzinie pieców wysokotemperaturowych, materiałów ogniotrwałych wysokotemperaturowych i sprzętu chemicznego.

Ponadto rekrystalizowany węglik krzemu ma wysoką przewodność cieplną i może skutecznie przewodzić ciepło, co sprawia, że ​​ma on istotne znaczenie w zastosowaniachReaktory MOCVDi sprzęt do obróbki cieplnej w produkcji płytek półprzewodnikowych. Jego wysoka przewodność cieplna i odporność na szok termiczny zapewniają niezawodną pracę sprzętu w ekstremalnych warunkach.

3. Obszary zastosowań ceramiki z węglika krzemu rekrystalizowanego

Produkcja półprzewodników: W przemyśle półprzewodnikowym rekrystalizowana ceramika węglika krzemu jest używana do produkcji podłoży i podpór w reaktorach MOCVD. Ze względu na wysoką odporność na temperaturę, odporność na korozję i wysoką przewodność cieplną materiały RSiC mogą utrzymywać stabilną wydajność w złożonych środowiskach reakcji chemicznych, zapewniając jakość i wydajność płytek półprzewodnikowych.

Przemysł fotowoltaiczny: W przemyśle fotowoltaicznym RSiC jest używany do produkcji konstrukcji wsporczych urządzeń do wzrostu kryształów. Ponieważ wzrost kryształów musi być przeprowadzany w wysokiej temperaturze podczas procesu produkcji ogniw fotowoltaicznych, odporność cieplna rekrystalizowanego węglika krzemu zapewnia długoterminową stabilną pracę urządzeń.

Piece wysokotemperaturowe: Ceramika RSiC jest również szeroko stosowana w piecach wysokotemperaturowych, takich jak wykładziny i komponenty pieców próżniowych, pieców do topienia i innych urządzeń. Jej odporność na szok termiczny i odporność na utlenianie sprawiają, że jest to jeden z niezastąpionych materiałów w przemyśle wysokotemperaturowym.

4. Kierunek badań ceramiki z węglika krzemu rekrystalizowanego

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na materiały o wysokiej wydajności, kierunek badań nad ceramiką z węglika krzemu rekrystalizowanego stopniowo stał się jasny. Przyszłe badania będą koncentrować się na następujących aspektach:

Poprawa czystości materiału: Aby sprostać wyższym wymaganiom czystości w dziedzinie półprzewodników i fotowoltaiki, naukowcy szukają sposobów na poprawę czystości RSiC poprzez udoskonalenie technologii osadzania z fazy gazowej lub wprowadzenie nowych surowców, zwiększając tym samym jego wartość aplikacyjną w tych zaawansowanych technologicznie dziedzinach.

Optymalizacja mikrostruktury: Kontrolując warunki spiekania i rozkład cząstek proszku, można dodatkowo zoptymalizować mikrostrukturę rekrystalizowanego węglika krzemu, poprawiając tym samym jego właściwości mechaniczne i odporność na szok termiczny.

Funkcjonalne materiały kompozytowe: Aby dostosować się do bardziej złożonych środowisk użytkowania, naukowcy próbują łączyć RSiC z innymi materiałami, aby opracować materiały kompozytowe o wielofunkcyjnych właściwościach, takie jak materiały kompozytowe na bazie rekrystalizowanego węglika krzemu o wyższej odporności na zużycie i przewodności elektrycznej.

5. Wnioski

Jako materiał o wysokiej wydajności, rekrystalizowana ceramika węglika krzemu jest szeroko stosowana w wielu dziedzinach ze względu na jej doskonałe właściwości w wysokiej temperaturze, odporność na utlenianie i korozję. Przyszłe badania będą koncentrować się na poprawie czystości materiału, optymalizacji mikrostruktury i opracowaniu kompozytowych materiałów funkcjonalnych, aby sprostać rosnącym potrzebom przemysłu. Dzięki tym innowacjom technologicznym oczekuje się, że rekrystalizowana ceramika węglika krzemu będzie odgrywać większą rolę w bardziej zaawansowanych technologicznie dziedzinach.