Materiali tradizionali per il campo termico: materiali compositi C/C

Compositi carbonio-carboniosono un tipo di compositi in fibra di carbonio, con fibra di carbonio come materiale di rinforzo e carbonio depositato come materiale di matrice. La matrice diI compositi C/C sono carbonio. Poiché è composto quasi interamente da carbonio elementare, ha un'eccellente resistenza alle alte temperature ed eredita le forti proprietà meccaniche della fibra di carbonio. È stato industrializzato in precedenza nel campo della difesa.

Aree di applicazione:

Materiali compositi C/Csi trovano al centro della catena industriale e la parte a monte comprende la produzione di fibra di carbonio e preforme, mentre i campi di applicazione a valle sono relativamente ampi.Materiali compositi C/Csono utilizzati principalmente come materiali resistenti al calore, materiali di attrito e materiali ad alte prestazioni meccaniche. Sono utilizzati nel settore aerospaziale (rivestimenti delle gole degli ugelli dei razzi, materiali di protezione termica e parti strutturali termiche dei motori), materiali dei freni (ferrovie ad alta velocità, dischi dei freni degli aerei), campi termici fotovoltaici (barili isolanti, crogioli, tubi guida e altri componenti), corpi biologici (ossa artificiali) e altri campi. Al momento, domesticoMateriali compositi C/Cle aziende si concentrano principalmente sul collegamento singolo dei materiali compositi e si estendono alla direzione della preforma a monte.

I materiali compositi C/C hanno eccellenti prestazioni globali, con bassa densità, elevata resistenza specifica, elevato modulo specifico, elevata conduttività termica, basso coefficiente di dilatazione termica, buona tenacità alla frattura, resistenza all'usura, resistenza all'ablazione, ecc. In particolare, a differenza di altri materiali, la resistenza dei materiali compositi C/C non diminuirà ma potrebbe aumentare con l'aumento della temperatura. È un materiale eccellente resistente al calore e quindi è stato industrializzato per la prima volta nei rivestimenti per la gola dei razzi.

Il materiale composito C/C eredita le eccellenti proprietà meccaniche e di lavorazione della fibra di carbonio, ha la resistenza al calore e alla corrosione della grafite ed è diventato un forte concorrente dei prodotti in grafite. Soprattutto nel campo applicativo con requisiti di elevata resistenza - campo termico fotovoltaico, l'economicità e la sicurezza dei materiali compositi C/C stanno diventando sempre più importanti sotto i wafer di silicio su larga scala, ed è diventata una richiesta rigida. Al contrario, la grafite è diventata un complemento ai materiali compositi C/C a causa della limitata capacità produttiva dal lato dell’offerta.

Applicazione campo termico fotovoltaico:

Il campo termico è l'intero sistema atto a mantenere ad una determinata temperatura la crescita del silicio monocristallino o la produzione di lingotti di silicio policristallino. Svolge un ruolo chiave nella purezza, nell'uniformità e in altre qualità del silicio monocristallino e del silicio policristallino e appartiene al front-end dell'industria manifatturiera del silicio cristallino. Il campo termico può essere suddiviso nel sistema di campo termico del forno di estrazione monocristallo di silicio monocristallino e nel sistema di campo termico del forno per lingottiere policristallino in base al tipo di prodotto. Poiché le celle in silicio monocristallino hanno un'efficienza di conversione maggiore rispetto alle celle in silicio policristallino, la quota di mercato dei wafer in silicio monocristallino continua ad aumentare, mentre la quota di mercato dei wafer in silicio policristallino nel mio paese è diminuita di anno in anno, dal 32,5% nel 2019 al 9,3%. nel 2020. Pertanto, i produttori di campi termici utilizzano principalmente il percorso tecnologico dei campi termici dei forni di estrazione a cristallo singolo.

Figura 2: Campo termico nella catena industriale di produzione del silicio cristallino

Il campo termico è composto da più di una dozzina di componenti e i quattro componenti principali sono il crogiolo, il tubo guida, il cilindro isolante e il riscaldatore. Componenti diversi hanno requisiti diversi per le proprietà dei materiali. La figura seguente è un diagramma schematico del campo termico del silicio monocristallino. Il crogiolo, il tubo guida e il cilindro isolante sono le parti strutturali del sistema del campo termico. La loro funzione principale è quella di supportare l'intero campo termico ad alta temperatura e hanno requisiti elevati di densità, resistenza e conduttività termica. Il riscaldatore è un elemento riscaldante diretto in campo termico. La sua funzione è quella di fornire energia termica. Generalmente è resistivo, quindi ha requisiti più elevati di resistività del materiale.