Mainstream-Wärmefeldmaterialien: C/C-Verbundwerkstoffe

Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffesind eine Art Kohlefaserverbundwerkstoffe mit Kohlefaser als Verstärkungsmaterial und abgeschiedenem Kohlenstoff als Matrixmaterial. Die Matrix vonC/C-Verbundwerkstoffe sind Kohlenstoff. Da es fast vollständig aus elementarem Kohlenstoff besteht, weist es eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit auf und verfügt über die starken mechanischen Eigenschaften von Kohlenstofffasern. Es wurde schon früher im Verteidigungsbereich industrialisiert.

Anwendungsgebiete:
C/C-Verbundwerkstoffebefinden sich in der Mitte der Industriekette, und der Upstream umfasst die Herstellung von Kohlenstofffasern und Vorformlingen, und die nachgelagerten Anwendungsbereiche sind relativ breit.C/C-Verbundwerkstoffewerden hauptsächlich als hitzebeständige Materialien, Reibungsmaterialien und Materialien mit hoher mechanischer Leistung verwendet. Sie werden in der Luft- und Raumfahrt (Halsauskleidungen von Raketendüsen, Wärmeschutzmaterialien und thermische Strukturteile von Triebwerken), Bremsmaterialien (Hochgeschwindigkeitsschienen, Flugzeugbremsscheiben), photovoltaischen Wärmefeldern (Isolierfässer, Tiegel, Führungsrohre und andere Komponenten) eingesetzt. biologische Körper (künstliche Knochen) und andere Bereiche. Derzeit inländischC/C-VerbundwerkstoffeUnternehmen konzentrieren sich hauptsächlich auf die einzelne Verbindung von Verbundwerkstoffen und erstrecken sich auf die vorgelagerte Richtung des Vorformlings.

C/C-Verbundwerkstoffe weisen eine hervorragende Gesamtleistung auf, mit geringer Dichte, hoher spezifischer Festigkeit, hohem spezifischem Modul, hoher Wärmeleitfähigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, guter Bruchzähigkeit, Verschleißfestigkeit, Ablationsbeständigkeit usw. Insbesondere im Gegensatz zu anderen Materialien Die Festigkeit von C/C-Verbundwerkstoffen nimmt nicht ab, sondern kann mit zunehmender Temperatur zunehmen. Es ist ein ausgezeichnet hitzebeständiges Material und wurde daher erstmals in Raketenhalsauskleidungen industriell eingesetzt.

C/C-Verbundwerkstoffe erben die hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften von Kohlefasern, verfügen über die Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Graphit und sind zu einem starken Konkurrenten von Graphitprodukten geworden. Insbesondere im Anwendungsbereich mit hohen Festigkeitsanforderungen – dem Photovoltaik-Wärmebereich – rücken die Kosteneffizienz und Sicherheit von C/C-Verbundwerkstoffen bei großformatigen Siliziumwafern immer mehr in den Vordergrund und sind zu einer festen Forderung geworden. Im Gegenteil ist Graphit aufgrund der begrenzten Produktionskapazität auf der Angebotsseite zu einer Ergänzung zu C/C-Verbundwerkstoffen geworden.

Anwendung von Photovoltaik-Wärmefeldern:
Das thermische Feld ist das gesamte System zur Aufrechterhaltung des Wachstums von monokristallinem Silizium oder der Herstellung von polykristallinen Siliziumblöcken bei einer bestimmten Temperatur. Es spielt eine Schlüsselrolle für die Reinheit, Gleichmäßigkeit und andere Qualitäten von monokristallinem und polykristallinem Silizium und gehört zum Spitzenprodukt der kristallinen Siliziumherstellungsindustrie. Das Wärmefeld kann je nach Produkttyp in das Wärmefeldsystem des monokristallinen Silizium-Einkristall-Ziehofens und das Wärmefeldsystem des polykristallinen Barrenofens unterteilt werden. Da monokristalline Siliziumzellen eine höhere Umwandlungseffizienz aufweisen als polykristalline Siliziumzellen, steigt der Marktanteil monokristalliner Siliziumwafer weiter an, während der Marktanteil polykristalliner Siliziumwafer in meinem Land von Jahr zu Jahr von 32,5 % im Jahr 2019 auf 9,3 % zurückgegangen ist. im Jahr 2020. Daher nutzen Wärmefeldhersteller hauptsächlich den Weg der Wärmefeldtechnologie von Einkristall-Ziehöfen.

Abbildung 2: Wärmefeld in der Industriekette der kristallinen Siliziumherstellung

Das Wärmefeld besteht aus mehr als einem Dutzend Komponenten, und die vier Kernkomponenten sind der Tiegel, das Führungsrohr, der Isolierzylinder und die Heizung. Unterschiedliche Bauteile stellen unterschiedliche Anforderungen an die Materialeigenschaften. Die folgende Abbildung ist ein schematisches Diagramm des thermischen Feldes von einkristallinem Silizium. Der Tiegel, das Führungsrohr und der Isolierzylinder sind die strukturellen Teile des Wärmefeldsystems. Ihre Kernfunktion besteht darin, das gesamte Hochtemperatur-Wärmefeld zu unterstützen, und sie stellen hohe Anforderungen an Dichte, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Bei der Heizung handelt es sich um ein direktes Heizelement im Wärmefeld. Seine Funktion ist die Bereitstellung von Wärmeenergie. Da es im Allgemeinen ohmsch ist, werden höhere Anforderungen an den Materialwiderstand gestellt.