Ερευνητική κατάσταση των κεραμικών ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου

Ανακρυσταλλώθηκεκεραμικά καρβιδίου του πυριτίου (RSiC).είναι ακεραμικό υλικό υψηλής απόδοσης. Λόγω της εξαιρετικής αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στην οξείδωση, αντοχή στη διάβρωση και υψηλή σκληρότητα, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς, όπως η κατασκευή ημιαγωγών, η βιομηχανία φωτοβολταϊκών, οι φούρνοι υψηλής θερμοκρασίας και ο χημικός εξοπλισμός. Με την αυξανόμενη ζήτηση για υλικά υψηλής απόδοσης στη σύγχρονη βιομηχανία, η έρευνα και ανάπτυξη κεραμικών ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου βαθαίνει.

1. Τεχνολογία προετοιμασίας τουανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου

Η τεχνολογία παρασκευής του ανακρυσταλλωμένουκεραμικά καρβιδίου του πυριτίουπεριλαμβάνει κυρίως δύο μεθόδους: πυροσυσσωμάτωση σκόνης και εναπόθεση ατμών (CVD). Μεταξύ αυτών, η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης σε σκόνη είναι η σύντηξη σκόνης καρβιδίου του πυριτίου σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, έτσι ώστε τα σωματίδια καρβιδίου του πυριτίου να σχηματίζουν μια πυκνή δομή μέσω της διάχυσης και της ανακρυστάλλωσης μεταξύ των κόκκων. Η μέθοδος εναπόθεσης ατμών είναι η εναπόθεση καρβιδίου του πυριτίου στην επιφάνεια του υποστρώματος μέσω μιας χημικής αντίδρασης ατμών σε υψηλή θερμοκρασία, σχηματίζοντας έτσι ένα φιλμ καρβιδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας ή δομικά μέρη. Αυτές οι δύο τεχνολογίες έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα. Η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης σκόνης είναι κατάλληλη για παραγωγή μεγάλης κλίμακας και έχει χαμηλό κόστος, ενώ η μέθοδος εναπόθεσης ατμού μπορεί να παρέχει υψηλότερη καθαρότητα και πυκνότερη δομή και χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα των ημιαγωγών.

2. Ιδιότητες υλικού τουανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου

Το εξαιρετικό χαρακτηριστικό των κεραμικών ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου είναι η εξαιρετική τους απόδοση σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας. Το σημείο τήξης αυτού του υλικού είναι τόσο υψηλό όσο 2700°C και έχει καλή μηχανική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, το ανακρυσταλλωμένο καρβίδιο του πυριτίου έχει επίσης εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και στη διάβρωση και μπορεί να παραμείνει σταθερό σε ακραία χημικά περιβάλλοντα. Ως εκ τούτου, τα κεραμικά RSiC έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς των κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας, των πυρίμαχων υλικών υψηλής θερμοκρασίας και του χημικού εξοπλισμού.

Επιπλέον, το ανακρυσταλλωμένο καρβίδιο του πυριτίου έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και μπορεί να μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα, γεγονός που το κάνει να έχει σημαντική αξία εφαρμογής σεΑντιδραστήρες MOCVDκαι εξοπλισμός θερμικής επεξεργασίας στην κατασκευή γκοφρετών ημιαγωγών. Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η αντίσταση σε θερμικό σοκ εξασφαλίζουν την αξιόπιστη λειτουργία του εξοπλισμού υπό ακραίες συνθήκες.

3. Πεδία εφαρμογής ανακρυσταλλωμένου κεραμικού καρβιδίου του πυριτίου

Κατασκευή ημιαγωγών: Στη βιομηχανία ημιαγωγών, τα ανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή υποστρωμάτων και στηρίξεων σε αντιδραστήρες MOCVD. Λόγω της αντοχής τους σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στη διάβρωση και υψηλή θερμική αγωγιμότητα, τα υλικά RSiC μπορούν να διατηρήσουν σταθερή απόδοση σε σύνθετα περιβάλλοντα χημικών αντιδράσεων, διασφαλίζοντας την ποιότητα και την απόδοση των πλακών ημιαγωγών.

Φωτοβολταϊκή βιομηχανία: Στη βιομηχανία φωτοβολταϊκών, το RSiC χρησιμοποιείται για την κατασκευή της δομής στήριξης του εξοπλισμού ανάπτυξης κρυστάλλων. Δεδομένου ότι η ανάπτυξη κρυστάλλων πρέπει να πραγματοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία κατά τη διαδικασία κατασκευής των φωτοβολταϊκών στοιχείων, η θερμική αντίσταση του ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου εξασφαλίζει τη μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού.

Κλίβανοι υψηλής θερμοκρασίας: Τα κεραμικά RSiC χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε κλιβάνους υψηλής θερμοκρασίας, όπως επενδύσεις και εξαρτήματα φούρνων κενού, κλιβάνους τήξης και άλλο εξοπλισμό. Η αντοχή του στο θερμικό σοκ και η αντοχή στην οξείδωση το καθιστούν ένα από τα αναντικατάστατα υλικά στις βιομηχανίες υψηλών θερμοκρασιών.

4. Κατεύθυνση έρευνας κεραμικών ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου

Με την αυξανόμενη ζήτηση για υλικά υψηλής απόδοσης, η ερευνητική κατεύθυνση των κεραμικών ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου έγινε σταδιακά σαφής. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στις ακόλουθες πτυχές:

Βελτίωση της καθαρότητας υλικών: Προκειμένου να ικανοποιηθούν υψηλότερες απαιτήσεις καθαρότητας στα πεδία ημιαγωγών και φωτοβολταϊκών, οι ερευνητές διερευνούν τρόπους βελτίωσης της καθαρότητας του RSiC βελτιώνοντας την τεχνολογία εναπόθεσης ατμών ή εισάγοντας νέες πρώτες ύλες, ενισχύοντας έτσι την αξία εφαρμογής του σε αυτούς τους τομείς υψηλής τεχνολογίας .

Βελτιστοποίηση μικροδομής: Με τον έλεγχο των συνθηκών πυροσυσσωμάτωσης και της κατανομής των σωματιδίων σκόνης, η μικροδομή του ανακρυσταλλωμένου καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να βελτιστοποιηθεί περαιτέρω, βελτιώνοντας έτσι τις μηχανικές του ιδιότητες και την αντίσταση σε θερμικό σοκ.

Λειτουργικά σύνθετα υλικά: Προκειμένου να προσαρμοστούν σε πιο σύνθετα περιβάλλοντα χρήσης, οι ερευνητές προσπαθούν να συνδυάσουν το RSiC με άλλα υλικά για να αναπτύξουν σύνθετα υλικά με πολυλειτουργικές ιδιότητες, όπως ανακρυσταλλωμένα σύνθετα υλικά με βάση το καρβίδιο του πυριτίου με υψηλότερη αντοχή στη φθορά και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

5. Συμπέρασμα

Ως υλικό υψηλής απόδοσης, τα ανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στην οξείδωση και αντοχή στη διάβρωση. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στη βελτίωση της καθαρότητας των υλικών, στη βελτιστοποίηση της μικροδομής και στην ανάπτυξη σύνθετων λειτουργικών υλικών για την κάλυψη των αυξανόμενων βιομηχανικών αναγκών. Μέσω αυτών των τεχνολογικών καινοτομιών, τα ανακρυσταλλωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου αναμένεται να διαδραματίσουν μεγαλύτερο ρόλο σε τομείς πιο υψηλής τεχνολογίας.