Compósitos de carbono-carbonoSão um tipo de compósito de fibra de carbono, com fibra de carbono como material de reforço e carbono depositado como material da matriz. A matriz deOs compósitos C/C são de carbono.Por ser composto quase inteiramente de carbono elementar, possui excelente resistência a altas temperaturas e herda as fortes propriedades mecânicas da fibra de carbono. Sua industrialização já havia sido iniciada na área de defesa.
Áreas de aplicação:
Materiais compósitos C/CEstão localizadas no meio da cadeia industrial, e a etapa inicial inclui a fabricação de fibra de carbono e pré-formas, enquanto os campos de aplicação a jusante são relativamente amplos.Materiais compósitos C/CSão utilizados principalmente como materiais resistentes ao calor, materiais de fricção e materiais de alto desempenho mecânico. São empregados nas indústrias aeroespacial (revestimentos de garganta de bocais de foguetes, materiais de proteção térmica e peças estruturais térmicas de motores), de freios (trilhos de alta velocidade, discos de freio de aeronaves), de sistemas fotovoltaicos térmicos (cilindros de isolamento, cadinhos, tubos guia e outros componentes), de biocombustíveis (ossos artificiais) e em outros campos. Atualmente, no mercado interno, o volume de produção é significativo.Materiais compósitos C/CAs empresas se concentram principalmente no elo único dos materiais compósitos e se estendem à direção das pré-formas a montante.
Os materiais compósitos C/C apresentam excelente desempenho geral, com baixa densidade, alta resistência específica, alto módulo específico, alta condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica, boa tenacidade à fratura, resistência ao desgaste, resistência à ablação, etc. Em particular, ao contrário de outros materiais, a resistência dos materiais compósitos C/C não diminui, podendo até aumentar com o aumento da temperatura. É um excelente material resistente ao calor e, portanto, foi o primeiro a ser industrializado em revestimentos de garganta de foguetes.
O material compósito C/C herda as excelentes propriedades mecânicas e de processamento da fibra de carbono, além da resistência ao calor e à corrosão do grafite, tornando-se um forte concorrente dos produtos de grafite. Especialmente em aplicações com alta exigência de resistência, como no setor fotovoltaico térmico, a relação custo-benefício e a segurança dos materiais compósitos C/C tornam-se cada vez mais importantes para a produção em larga escala de wafers de silício, representando uma demanda essencial. Por outro lado, o grafite tornou-se um complemento aos materiais compósitos C/C devido à capacidade de produção limitada.
Aplicação do campo térmico fotovoltaico:
O campo térmico é todo o sistema responsável por manter o crescimento de silício monocristalino ou a produção de lingotes de silício policristalino a uma determinada temperatura. Ele desempenha um papel fundamental na pureza, uniformidade e outras qualidades do silício monocristalino e policristalino, e pertence à etapa inicial da indústria de fabricação de silício cristalino. O campo térmico pode ser dividido, de acordo com o tipo de produto, em sistema de campo térmico para forno de extração de monocristais de silício monocristalino e sistema de campo térmico para forno de lingotes policristalinos. Como as células de silício monocristalino têm maior eficiência de conversão do que as células de silício policristalino, a participação de mercado dos wafers de silício monocristalino continua a aumentar, enquanto a participação de mercado dos wafers de silício policristalino no meu país tem diminuído ano a ano, de 32,5% em 2019 para 9,3% em 2020. Portanto, os fabricantes de campos térmicos utilizam principalmente a tecnologia de campo térmico para fornos de extração de monocristais.
Figura 2: Campo térmico na cadeia produtiva da indústria de fabricação de silício cristalino
O campo térmico é composto por mais de uma dúzia de componentes, sendo os quatro principais o cadinho, o tubo guia, o cilindro isolante e o aquecedor. Cada componente possui requisitos diferentes quanto às propriedades dos materiais. A figura abaixo apresenta um diagrama esquemático do campo térmico de silício monocristalino. O cadinho, o tubo guia e o cilindro isolante são as partes estruturais do sistema de campo térmico. Sua função principal é suportar todo o campo térmico de alta temperatura, e, portanto, possuem requisitos elevados de densidade, resistência e condutividade térmica. O aquecedor é um elemento de aquecimento direto no campo térmico. Sua função é fornecer energia térmica. Geralmente, ele é resistivo, por isso, possui requisitos ainda mais rigorosos quanto à resistividade do material.
Data da publicação: 01/07/2024