Yashil kremniy karbid mikrochangining noyob xususiyatlari va qo'llanilishi istiqbollarini ochib berish
Bugungi yuqori texnologiyali materiallar sohasida yashil kremniy karbid mikrochangi o'zining noyob fizik va kimyoviy xususiyatlari bilan asta-sekin materialshunoslik hamjamiyatining diqqat markaziga aylanib bormoqda. Uglerod va kremniy elementlaridan tashkil topgan ushbu birikma o'zining maxsus kristalli tuzilishi va mukammal ishlashi tufayli ko'plab sanoat sohalarida keng qo'llash istiqbollarini ko'rsatdi. Ushbu maqola yashil kremniy karbid mikrochangining o'ziga xos xususiyatlarini va uni turli sohalarda qo'llash imkoniyatlarini chuqur o'rganadi.
1. Yashil kremniy karbid mikrochangining asosiy xarakteristikalari
Yashil kremniy karbid (SiC) sintetik o'ta qattiq materialdir va kovalent bog'lanish birikmasiga kiradi. Uning kristall tuzilishi olmosga o'xshash tuzilishga ega olti burchakli tizimni taqdim etadi. Yashil kremniy karbid mikrochangi odatda 0,1-100 mikron zarracha o'lchamiga ega bo'lgan kukunli mahsulotlarga ishora qiladi va uning rangi turli xil tozalik va nopoklik tufayli och yashildan to'q yashil ranggacha turli xil ranglarni taqdim etadi.
Mikroskopik tuzilishdan yashil kremniy karbid kristalidagi har bir kremniy atomi to'rtta uglerod atomi bilan tetraedral koordinatsiya hosil qiladi. Ushbu kuchli kovalent bog'lanish strukturasi materialga juda yuqori qattiqlik va kimyoviy barqarorlikni beradi. Shunisi e'tiborga loyiqki, yashil kremniy karbidning Mohs qattiqligi 9,2-9,3 ga etadi, bu faqat olmos va kub bor nitrididan keyin ikkinchi o'rinda turadi, bu uni abraziv moddalar sohasida almashtirib bo'lmaydigan qiladi.
2. Yashil kremniy karbid mikrochangining o'ziga xos xususiyatlari
1. Zo'r mexanik xususiyatlar
Yashil kremniy karbid mikrochangining eng diqqatga sazovor xususiyati uning juda yuqori qattiqligidir. Uning Vickers qattiqligi 2800-3300kg/mm² ga yetishi mumkin, bu esa qattiq materiallarni qayta ishlashda yaxshi ishlash imkonini beradi. Shu bilan birga, yashil kremniy karbid ham yaxshi bosim kuchiga ega va yuqori haroratlarda yuqori mexanik kuchni saqlab turishi mumkin. Bu xususiyat uni ekstremal muhitda ishlatish imkonini beradi.
2. Zo'r issiqlik xususiyatlari
Yashil kremniy karbidning issiqlik o'tkazuvchanligi 120-200W / (m · K) ga teng, bu oddiy po'latdan 3-5 baravar ko'p. Bu ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligi uni ideal issiqlik tarqaladigan materialga aylantiradi. Bundan ham ajablanarlisi shundaki, yashil kremniy karbidning termal kengayish koeffitsienti atigi 4,0 × 10⁻⁶/℃ ni tashkil qiladi, ya'ni u harorat o'zgarganda mukammal o'lchov barqarorligiga ega va termal kengayish va qisqarish tufayli aniq deformatsiyaga olib kelmaydi.
3. Ajoyib kimyoviy barqarorlik
Kimyoviy xossalari bo'yicha yashil kremniy karbid juda kuchli inertlikni namoyon qiladi. U ko'pgina kislotalar, ishqorlar va tuz eritmalarining korroziyasiga bardosh bera oladi va hatto yuqori haroratlarda ham barqaror bo'lib qolishi mumkin. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, yashil kremniy karbid hali ham 1000 ℃ dan past bo'lgan oksidlovchi muhitda yaxshi barqarorlikni saqlab turishi mumkin, bu esa uni korroziy muhitda uzoq muddatli foydalanish uchun potentsial qiladi.
4. Maxsus elektr xossalari
Yashil kremniy karbid - bu 1,1eV kremniydan ancha katta bo'lgan tarmoqli kengligi 3,0eV bo'lgan keng tarmoqli yarimo'tkazgichli material. Bu xususiyat unga yuqori kuchlanish va haroratlarga bardosh berishga imkon beradi va quvvat elektron qurilmalari sohasida noyob afzalliklarga ega. Bundan tashqari, yashil kremniy karbid ham yuqori elektron harakatchanligiga ega, bu esa yuqori chastotali qurilmalarni ishlab chiqish imkonini beradi.
3. Yashil kremniy karbid mikrochangini tayyorlash jarayoni
Yashil kremniy karbid mikrochangini tayyorlash asosan Acheson jarayonini qabul qiladi. Ushbu usul kvarts qumi va neft koksini ma'lum bir nisbatda aralashtiradi va reaktsiya uchun qarshilik pechida 2000-2500 ℃ ga qizdiradi. Reaktsiya natijasida hosil bo'lgan blokli yashil kremniy karbid turli zarracha o'lchamdagi mikrochang mahsulotlarini olish uchun maydalash, tasniflash va tuzlash kabi jarayonlardan o'tadi.
So'nggi yillarda texnologiyaning rivojlanishi bilan ba'zi yangi tayyorlash usullari paydo bo'ldi. Kimyoviy bug 'cho'kishi (CVD) yuqori toza nano o'lchamdagi yashil kremniy karbid kukunini tayyorlashi mumkin; sol-gel usuli kukunning zarracha hajmini va morfologiyasini aniq nazorat qilishi mumkin; plazma usuli uzluksiz ishlab chiqarishga erishish va ishlab chiqarish samaradorligini oshirishi mumkin. Ushbu yangi jarayonlar ishlashni optimallashtirish va yashil kremniy karbid mikrochangini qo'llashni kengaytirish uchun ko'proq imkoniyatlarni taqdim etadi.
4. Yashil kremniy karbid mikrochangining asosiy qo'llanilishi
1. Nozik silliqlash va parlatish
O'ta qattiq abraziv sifatida yashil kremniy karbid mikrochangi sementlangan karbid, keramika, shisha va boshqa materiallarni nozik qayta ishlashda keng qo'llaniladi. Yarimo'tkazgich sanoatida yuqori toza yashil kremniy karbid kukuni silikon gofretlarni parlatish uchun ishlatiladi va uning kesish ko'rsatkichlari an'anaviy alumina abrazivlarga qaraganda yaxshiroqdir. Optik komponentlarni qayta ishlash sohasida yashil kremniy karbid kukuni nano-miqyosdagi sirt pürüzlülüğüne erishish va yuqori aniqlikdagi optik komponentlarni qayta ishlash talablariga javob berishi mumkin.
2. Ilg'or sopol materiallar
Yashil kremniy karbid kukuni yuqori samarali keramika tayyorlash uchun muhim xom ashyo hisoblanadi. Zo'r mexanik xususiyatlarga va termal barqarorlikka ega bo'lgan strukturali keramika issiq presslash sinterlash yoki reaksiya sinterlash jarayonlari orqali amalga oshirilishi mumkin. Ushbu turdagi keramika materiallari mexanik muhrlar, rulmanlar va nozullar kabi asosiy komponentlarda, ayniqsa yuqori harorat va korroziya kabi og'ir ish sharoitida keng qo'llaniladi.
3. Elektronika va yarim o'tkazgichli qurilmalar
Elektronika sohasida yashil kremniy karbid kukuni keng tarmoqli yarimo'tkazgich materiallarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Yashil kremniy karbidga asoslangan quvvat qurilmalari yuqori chastotali, yuqori kuchlanishli va yuqori haroratli ish xususiyatlariga ega va yangi energiya vositalari, aqlli tarmoqlar va boshqa sohalarda katta salohiyatga ega. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, yashil kremniy karbidli quvvat qurilmalari an'anaviy kremniyga asoslangan qurilmalarga nisbatan energiya yo'qotilishini 50% dan ko'proq kamaytirishi mumkin.
4. Kompozit armatura
Yashil kremniy karbid kukunini metall yoki polimer matritsaga mustahkamlash bosqichi sifatida qo'shish kompozit materialning mustahkamligini, qattiqligini va aşınma qarshiligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Aerokosmik sohada alyuminiy asosidagi silikon karbid kompozitlari engil va yuqori quvvatli strukturaviy qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi; avtomobil sanoatida kremniy karbid bilan mustahkamlangan tormoz prokladkalari yuqori haroratga mukammal qarshilik ko'rsatadi.
5. Olovga chidamli materiallar va qoplamalar
Yashil kremniy karbidning yuqori harorat barqarorligidan foydalangan holda, yuqori samarali o'tga chidamli materiallarni tayyorlash mumkin. Po'lat eritish sanoatida kremniy karbidli refrakter g'ishtlar yuqori haroratli pechlar va konvertorlar kabi yuqori haroratli uskunalarda keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, silikon karbid qoplamalari asosiy material uchun mukammal aşınma va korroziyadan himoya qilishi mumkin va kimyoviy uskunalar, turbin pichoqlari va boshqa sohalarda qo'llaniladi.