Углерод-углеродные композитыпредставляют собой разновидность композитов из углеродного волокна, в которых углеродное волокно используется в качестве армирующего материала, а осажденный углерод — в качестве матричного материала. МатрицаКомпозиты C/C – это углерод. Поскольку он почти полностью состоит из элементарного углерода, он обладает превосходной устойчивостью к высоким температурам и унаследовал сильные механические свойства углеродного волокна. Ранее он был индустриализирован в оборонной сфере.
Области применения:
C/C композитные материалырасположены в середине производственной цепочки, причем верхняя часть включает производство углеродного волокна и преформ, а области дальнейшего применения относительно широки.C/C композитные материалыв основном используются в качестве термостойких материалов, фрикционных материалов и материалов с высокими механическими характеристиками. Они используются в авиакосмической промышленности (облицовки горловины сопел ракет, материалы теплозащиты и теплоконструкционные детали двигателей), тормозных материалах (высокоскоростной рельс, тормозные диски самолетов), фотоэлектрических тепловых полях (изоляционные барабаны, тигли, направляющие трубки и другие детали), биологические тела (искусственные кости) и другие области. В настоящее время отечественныйC/C композитные материалыКомпании в основном сосредотачиваются на одном звене композитных материалов и расширяют свою деятельность в направлении подготовки преформ.
Композиционные материалы C/C обладают превосходными комплексными характеристиками: низкой плотностью, высокой удельной прочностью, высоким удельным модулем, высокой теплопроводностью, низким коэффициентом теплового расширения, хорошей вязкостью разрушения, износостойкостью, стойкостью к абляции и т. д. В частности, в отличие от других материалов, прочность композитных материалов C/C не уменьшится, но может увеличиться с повышением температуры. Это превосходный термостойкий материал, поэтому он впервые был использован в производстве облицовок горловины ракет.
Композитный материал C/C унаследовал превосходные механические свойства и технологические свойства углеродного волокна, обладает термостойкостью и коррозионной стойкостью графита и стал сильным конкурентом графитовых изделий. Экономическая эффективность и безопасность композитных материалов C/C становятся все более заметными в условиях крупномасштабных кремниевых пластин, особенно в области применения с высокими требованиями к прочности - фотоэлектрическом тепловом поле, и это стало жестким требованием. Напротив, графит стал дополнением к композитным материалам C/C из-за ограниченных производственных мощностей со стороны предложения.
Применение фотоэлектрического теплового поля:
Тепловое поле – это вся система поддержания роста монокристаллического кремния или производства слитков поликристаллического кремния при определенной температуре. Он играет ключевую роль в чистоте, однородности и других качествах монокристаллического кремния и поликристаллического кремния и принадлежит к передовому сегменту индустрии производства кристаллического кремния. Тепловое поле можно разделить на систему теплового поля тянущей печи монокристаллического кремния и систему теплового поля печи поликристаллических слитков в зависимости от типа продукта. Поскольку монокристаллические кремниевые элементы имеют более высокую эффективность преобразования, чем поликристаллические кремниевые элементы, доля рынка монокристаллических кремниевых пластин продолжает расти, в то время как доля рынка поликристаллических кремниевых пластин в моей стране снижается из года в год с 32,5% в 2019 году до 9,3% в 2020 году. Таким образом, производители термических полей в основном используют технологию термополевых печей с вытяжкой монокристаллов.
Рисунок 2. Тепловое поле в цепочке производства кристаллического кремния.
Тепловое поле состоит из более чем дюжины компонентов, четырьмя основными компонентами которых являются тигель, направляющая трубка, изоляционный цилиндр и нагреватель. Разные компоненты предъявляют разные требования к свойствам материала. На рисунке ниже представлена принципиальная схема теплового поля монокристаллического кремния. Тигель, направляющая трубка и изоляционный цилиндр являются конструктивными частями системы теплового поля. Их основная функция — поддерживать все высокотемпературное тепловое поле, и к ним предъявляются высокие требования к плотности, прочности и теплопроводности. Нагреватель представляет собой элемент прямого нагрева в тепловом поле. Его функция – обеспечивать тепловую энергию. Обычно он является резистивным, поэтому к нему предъявляются более высокие требования к удельному сопротивлению материала.
Время публикации: 01 июля 2024 г.