Основные теплоизоляционные материалы: композитные материалы типа углерод-углерод

Углерод-углеродные композитыЭто тип композитов из углеродного волокна, в которых углеродное волокно выступает в качестве армирующего материала, а осажденный углерод — в качестве матричного материала. МатрицаКомпозиты C/C — это углеродПоскольку он почти полностью состоит из элементарного углерода, он обладает превосходной термостойкостью и наследует сильные механические свойства углеродного волокна. Ранее он уже применялся в оборонной промышленности.

Области применения:

композитные материалы C/CОни расположены в середине производственной цепочки, причем на начальном этапе производства используются углеродное волокно и заготовки, а области применения на конечном этапе достаточно широки.композитные материалы C/CВ основном используются в качестве жаростойких материалов, фрикционных материалов и материалов с высокими механическими характеристиками. Применяются в аэрокосмической отрасли (футеровка сопел ракет, теплозащитные материалы и теплоизоляционные элементы двигателей), в тормозных системах (высокоскоростные рельсы, тормозные диски самолетов), в фотоэлектрической промышленности (изоляционные цилиндры, тигли, направляющие трубки и другие компоненты), в биологических организмах (искусственные кости) и других областях. В настоящее время в стране используются различные материалы.композитные материалы C/CКомпании в основном сосредоточены на отдельных звеньях композитных материалов и распространяются на производство заготовок.

Композитные материалы C/C обладают превосходными комплексными характеристиками: низкой плотностью, высокой удельной прочностью, высоким удельным модулем упругости, высокой теплопроводностью, низким коэффициентом теплового расширения, хорошей трещиностойкостью, износостойкостью, абляционной стойкостью и т.д. В частности, в отличие от других материалов, прочность композитных материалов C/C не снижается, а может увеличиваться с повышением температуры. Это превосходный жаростойкий материал, поэтому он впервые был использован в промышленности для изготовления облицовок горловины ракетных двигателей.

Композитный материал C/C унаследовал превосходные механические и технологические свойства углеродного волокна, а также обладает термостойкостью и коррозионной стойкостью графита, став серьезным конкурентом графитовым изделиям. Особенно в областях применения с высокими требованиями к прочности – в фотоэлектрической тепловой энергетике – экономическая эффективность и безопасность композитных материалов C/C становятся все более важными в условиях крупномасштабного производства кремниевых пластин, и это стало жестким требованием. Напротив, графит стал дополнением к композитным материалам C/C из-за ограниченных производственных мощностей на стороне предложения.

Применение фотоэлектрических тепловых систем:

Тепловое поле представляет собой целостную систему, обеспечивающую поддержание определенной температуры при выращивании монокристаллического кремния или производстве поликристаллических кремниевых слитков. Оно играет ключевую роль в обеспечении чистоты, однородности и других качеств монокристаллического и поликристаллического кремния и относится к переднему звену в производстве кристаллического кремния. В зависимости от типа продукции тепловое поле можно разделить на систему теплового поля для печей для вытягивания монокристаллического кремния и систему теплового поля для печей для поликристаллических слитков. Поскольку монокристаллические кремниевые ячейки обладают более высокой эффективностью преобразования, чем поликристаллические, рыночная доля монокристаллических кремниевых пластин продолжает расти, в то время как рыночная доля поликристаллических кремниевых пластин в нашей стране ежегодно снижается, с 32,5% в 2019 году до 9,3% в 2020 году. Поэтому производители, использующие тепловое поле, в основном применяют технологию теплового поля печей для вытягивания монокристаллов.

Рисунок 2: Тепловое поле в производственной цепочке кристаллического кремния.

Тепловое поле состоит из более чем десятка компонентов, четырьмя основными из которых являются тигель, направляющая трубка, изоляционный цилиндр и нагреватель. Различные компоненты предъявляют разные требования к свойствам материалов. На рисунке ниже представлена ​​схематическая диаграмма теплового поля монокристаллического кремния. Тигель, направляющая трубка и изоляционный цилиндр являются конструктивными элементами системы теплового поля. Их основная функция — поддержание всего высокотемпературного теплового поля, и к ним предъявляются высокие требования к плотности, прочности и теплопроводности. Нагреватель — это элемент прямого нагрева в тепловом поле. Его функция — обеспечение тепловой энергии. Он, как правило, резистивный, поэтому к его удельному сопротивлению предъявляются более высокие требования.