วัสดุสนามความร้อนกระแสหลัก: วัสดุคอมโพสิต C/C

คอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอนเป็นประเภทของคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ โดยมีคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุเสริมแรง และคาร์บอนที่สะสมเป็นวัสดุเมทริกซ์ เมทริกซ์ของคอมโพสิต C/C คือคาร์บอนเนื่องจากประกอบด้วยคาร์บอนธาตุเกือบทั้งหมด จึงทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยมและสืบทอดคุณสมบัติเชิงกลที่แข็งแกร่งของเส้นใยคาร์บอน ได้มีการนำมาใช้ในอุตสาหกรรมด้านการป้องกันประเทศมาก่อน

พื้นที่การใช้งาน:

วัสดุคอมโพสิต C/Cตั้งอยู่กึ่งกลางของห่วงโซ่อุตสาหกรรม และต้นน้ำได้แก่ การผลิตคาร์บอนไฟเบอร์และพรีฟอร์ม ส่วนขอบเขตการใช้งานปลายน้ำนั้นค่อนข้างกว้างวัสดุคอมโพสิต C/Cส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุทนความร้อน วัสดุเสียดทาน และวัสดุที่มีประสิทธิภาพเชิงกลสูง ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ (ซับในคอหัวฉีดจรวด วัสดุป้องกันความร้อน และชิ้นส่วนโครงสร้างระบายความร้อนของเครื่องยนต์) วัสดุเบรก (รางความเร็วสูง จานเบรกเครื่องบิน) สนามความร้อนของโฟโตวอลตาอิก (ถังฉนวน เบ้าหลอม ท่อนำ และส่วนประกอบอื่นๆ) ร่างกายทางชีวภาพ (กระดูกเทียม) และสาขาอื่นๆ ในปัจจุบันวัสดุคอมโพสิต C/Cบริษัทต่างๆ มุ่งเน้นไปที่วัสดุคอมโพสิตแบบเชื่อมโยงเดี่ยวเป็นหลักและขยายไปสู่ทิศทางของพรีฟอร์มต้นน้ำ

วัสดุคอมโพสิต C/C มีประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม โดยมีความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงจำเพาะสูง โมดูลัสจำเพาะสูง การนำความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ความเหนียวในการแตกหักดี ทนทานต่อการสึกหรอ ทนทานต่อการสึกกร่อน เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ซึ่งแตกต่างจากวัสดุอื่นๆ ความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิต C/C จะไม่ลดลงแต่จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เป็นวัสดุทนความร้อนได้ดีเยี่ยม จึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเป็นครั้งแรกในแผ่นบุผิวของคอจรวด

วัสดุคอมโพสิต C/C สืบทอดคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติการประมวลผลที่ยอดเยี่ยมของคาร์บอนไฟเบอร์ และมีความทนทานต่อความร้อนและการกัดกร่อนของกราไฟต์ และได้กลายเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์กราไฟต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาการใช้งานที่มีความต้องการความแข็งแรงสูง - สาขาความร้อนจากแสงอาทิตย์ ความคุ้มทุนและความปลอดภัยของวัสดุคอมโพสิต C/C กำลังโดดเด่นมากขึ้นเรื่อย ๆ ภายใต้เวเฟอร์ซิลิกอนขนาดใหญ่ และได้กลายเป็นความต้องการที่เข้มงวด ในทางตรงกันข้าม กราไฟต์ได้กลายเป็นส่วนเสริมของวัสดุคอมโพสิต C/C เนื่องจากกำลังการผลิตที่จำกัดในด้านอุปทาน

การประยุกต์ใช้สนามความร้อนไฟฟ้าโซลาร์เซลล์:

สนามความร้อนเป็นระบบทั้งหมดสำหรับรักษาการเติบโตของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์หรือการผลิตแท่งซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ที่อุณหภูมิหนึ่ง มีบทบาทสำคัญในความบริสุทธิ์ ความสม่ำเสมอ และคุณสมบัติอื่นๆ ของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์และซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ และเป็นส่วนหนึ่งของแนวหน้าของอุตสาหกรรมการผลิตซิลิคอนผลึก สนามความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นระบบสนามความร้อนของเตาดึงผลึกเดี่ยวซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์และระบบสนามความร้อนของเตาหลอมแท่งโพลีคริสตัลไลน์ตามประเภทผลิตภัณฑ์ เนื่องจากเซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพการแปลงที่สูงกว่าเซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ ส่วนแบ่งการตลาดของเวเฟอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์จึงยังคงเพิ่มขึ้น ในขณะที่ส่วนแบ่งการตลาดของเวเฟอร์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ในประเทศของฉันลดลงทุกปี จาก 32.5% ในปี 2019 เป็น 9.3% ในปี 2020 ดังนั้นผู้ผลิตสนามความร้อนจึงใช้เส้นทางเทคโนโลยีสนามความร้อนของเตาดึงผลึกเดี่ยวเป็นหลัก

รูปที่ 2: สนามความร้อนในห่วงโซ่อุตสาหกรรมการผลิตซิลิคอนผลึก

สนามความร้อนประกอบด้วยส่วนประกอบมากกว่าสิบส่วน และส่วนประกอบหลักสี่ส่วน ได้แก่ เบ้าหลอม ท่อไกด์ กระบอกฉนวน และฮีตเตอร์ ส่วนประกอบต่างๆ มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับคุณสมบัติของวัสดุ รูปด้านล่างเป็นแผนผังของสนามความร้อนของซิลิกอนผลึกเดี่ยว เบ้าหลอม ท่อไกด์ และกระบอกฉนวนเป็นส่วนโครงสร้างของระบบสนามความร้อน หน้าที่หลักของพวกมันคือรองรับสนามความร้อนอุณหภูมิสูงทั้งหมด และมีข้อกำหนดสูงสำหรับความหนาแน่น ความแข็งแรง และการนำความร้อน ฮีตเตอร์เป็นองค์ประกอบความร้อนโดยตรงในสนามความร้อน หน้าที่ของมันคือให้พลังงานความร้อน โดยทั่วไปแล้วจะเป็นตัวต้านทาน ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดที่สูงกว่าสำหรับความต้านทานของวัสดุ