Kufunua sifa za kipekee na matarajio ya matumizi ya poda ya kijani ya silicon carbudi
Katika uwanja wa kisasa wa vifaa vya hali ya juu, poda ya kaboni ya silicon ya kijani polepole inakuwa kielelezo cha umakini katika jumuiya ya sayansi ya nyenzo na sifa zake za kipekee za kimwili na kemikali. Kiwanja hiki kinachojumuisha vipengele vya kaboni na silicon kimeonyesha matarajio mapana ya matumizi katika nyanja nyingi za viwanda kutokana na muundo wake maalum wa kioo na utendakazi bora. Nakala hii itachunguza kwa kina mali ya kipekee ya poda ya kaboni ya silicon ya kijani na uwezo wake wa utumiaji katika nyanja mbalimbali.
1. Tabia za msingi za micropowder ya kijani ya silicon carbudi
CARBIDE ya silicon ya kijani (SiC) ni nyenzo ngumu sana ya syntetisk na ni ya kiwanja cha dhamana shirikishi. Muundo wake wa kioo unatoa mfumo wa hexagonal na mpangilio unaofanana na almasi. Poda ya kaboni ya silicon ya kijani kwa kawaida hurejelea bidhaa za unga zilizo na safu ya ukubwa wa chembe ya mikroni 0.1-100, na rangi yake hutoa tani mbalimbali kutoka kijani kibichi hadi kijani kibichi kwa sababu ya usafi na uchafu tofauti.
Kutoka kwa muundo wa hadubini, kila atomi ya silicon katika kioo cha kaboni ya silicon ya kijani huunda uratibu wa tetrahedral na atomi nne za kaboni. Muundo huu dhabiti wa dhamana huipa nyenzo ugumu wa hali ya juu sana na uthabiti wa kemikali. Ni muhimu kuzingatia kwamba ugumu wa Mohs wa carbudi ya silicon ya kijani hufikia 9.2-9.3, pili baada ya almasi na nitridi ya boroni ya ujazo, ambayo inafanya kuwa isiyoweza kubadilishwa katika uwanja wa abrasives.
2. Mali ya kipekee ya micropowder ya kijani ya silicon carbudi
1. Mali bora ya mitambo
Kipengele kinachojulikana zaidi cha micropowder ya kijani ya silicon ni ugumu wake wa juu sana. Ugumu wake wa Vickers unaweza kufikia 2800-3300kg/mm², ambayo huifanya kufanya kazi vizuri wakati wa kuchakata nyenzo ngumu. Wakati huo huo, carbudi ya silicon ya kijani pia ina nguvu nzuri ya kukandamiza na bado inaweza kudumisha nguvu ya juu ya mitambo kwa joto la juu. Kipengele hiki hufanya iwezekanavyo kuitumia katika mazingira uliokithiri.
2. Mali bora ya joto
Ubadilishaji joto wa kaboni ya silicon ya kijani ni juu kama 120-200W/(m·K), ambayo ni mara 3-5 ya chuma cha kawaida. Conductivity hii bora ya mafuta inafanya kuwa nyenzo bora ya kusambaza joto. Kinachoshangaza zaidi ni kwamba mgawo wa upanuzi wa joto wa kaboni ya silicon ya kijani ni 4.0×10⁻⁶/℃ tu, ambayo ina maana kwamba ina utulivu bora wa dimensional wakati hali ya joto inabadilika, na haitazalisha deformation dhahiri kutokana na upanuzi wa joto na kupungua.
3. Utulivu bora wa kemikali
Kwa upande wa sifa za kemikali, kaboni ya silicon ya kijani inaonyesha ajizi kali sana. Inaweza kupinga kutu ya asidi nyingi, alkali na ufumbuzi wa chumvi, na inaweza kubaki imara hata kwa joto la juu. Majaribio yanaonyesha kuwa kaboni ya silicon ya kijani bado inaweza kudumisha uthabiti mzuri katika mazingira ya vioksidishaji chini ya 1000 ℃, ambayo huifanya iwe na uwezo wa kutumika kwa muda mrefu katika mazingira ya babuzi.
4. Mali maalum ya umeme
Kabidi ya silikoni ya kijani ni nyenzo ya semiconductor ya bandgap pana yenye upana wa bandgap wa 3.0eV, ambayo ni kubwa zaidi kuliko 1.1eV ya silikoni. Kipengele hiki kinaiwezesha kuhimili viwango vya juu vya voltage na joto, na ina faida za kipekee katika uwanja wa vifaa vya umeme vya nguvu. Kwa kuongeza, carbudi ya silicon ya kijani pia ina uhamaji wa juu wa elektroni, ambayo inafanya uwezekano wa kuendeleza vifaa vya juu-frequency.
3. Mchakato wa maandalizi ya micropowder ya kijani ya silicon carbudi
Utayarishaji wa micropoda ya kaboni ya silicon ya kijani hupitisha mchakato wa Acheson. Njia hii huchanganya mchanga wa quartz na coke ya petroli katika sehemu fulani na kuzipasha joto hadi 2000-2500℃ katika tanuru ya upinzani kwa athari. Kabidi ya silicon ya kijani kibichi inayotokana na mmenyuko hupitia michakato kama vile kusagwa, kuweka daraja, na kuokota ili hatimaye kupata bidhaa za poda za ukubwa tofauti wa chembe.
Katika miaka ya hivi karibuni, pamoja na maendeleo ya teknolojia, mbinu mpya za maandalizi zimeibuka. Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) unaweza kuandaa poda ya kaboni ya silicon ya kijani yenye usafi wa hali ya juu; njia ya sol-gel inaweza kudhibiti kwa usahihi ukubwa wa chembe na morphology ya poda; njia ya plasma inaweza kufikia uzalishaji unaoendelea na kuboresha ufanisi wa uzalishaji. Michakato hii mipya hutoa uwezekano zaidi wa uboreshaji wa utendakazi na upanuzi wa matumizi ya poda ya kijani ya silicon carbide.
4. Sehemu kuu za matumizi ya micropoda ya kijani ya silicon carbudi
1. Usahihi wa kusaga na polishing
Kama abrasive kali sana, poda ya kijani ya silicon ya CARBIDE hutumika sana katika usindikaji wa usahihi wa CARBIDI iliyotiwa saruji, keramik, glasi na vifaa vingine. Katika tasnia ya semiconductor, poda ya kaboni ya silicon ya kijani yenye usafi wa hali ya juu hutumiwa kung'arisha kaki za silicon, na utendaji wake wa kukata ni bora zaidi kuliko ule wa abrasives za jadi za alumina. Katika uwanja wa usindikaji wa vipengele vya macho, poda ya kijani ya silicon inaweza kufikia ukali wa uso wa nano-scale na kukidhi mahitaji ya usindikaji wa vipengele vya macho vya usahihi wa juu.
2. Vifaa vya juu vya kauri
Poda ya kaboni ya silicon ya kijani ni malighafi muhimu kwa ajili ya maandalizi ya keramik ya utendaji wa juu. Keramik za muundo zilizo na sifa bora za kiufundi na uthabiti wa joto zinaweza kufanywa kupitia ukandamizaji wa moto au michakato ya kupenyeza. Aina hii ya nyenzo za kauri hutumiwa sana katika vipengele muhimu kama vile mihuri ya mitambo, fani, na nozzles, hasa katika mazingira magumu ya kazi kama vile joto la juu na kutu.
3. Vifaa vya umeme na semiconductor
Katika uwanja wa umeme, poda ya kijani ya silicon ya kaboni hutumiwa kuandaa vifaa vya semiconductor vya bandgap pana. Vifaa vya umeme kulingana na kaboni ya silicon ya kijani ina sifa za kufanya kazi kwa masafa ya juu, voltage ya juu na joto la juu, na huonyesha uwezo mkubwa katika magari mapya ya nishati, gridi mahiri na nyanja zingine. Uchunguzi umeonyesha kuwa vifaa vya kijani vya silicon carbide vinaweza kupunguza upotevu wa nishati kwa zaidi ya 50% ikilinganishwa na vifaa vya kawaida vya silicon.
4. Composite kuimarisha
Kuongeza poda ya kaboni ya silicon ya kijani kama sehemu ya kuimarisha kwa matrix ya chuma au polima inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa uimara, ugumu na upinzani wa kuvaa wa nyenzo za mchanganyiko. Katika uwanja wa anga, misombo ya alumini ya carbudi ya silicon hutumiwa kutengeneza sehemu za miundo nyepesi na za juu; katika tasnia ya magari, pedi za breki zilizoimarishwa za silicon carbudi zinaonyesha upinzani bora wa hali ya juu ya joto.
5. Vifaa vya kukataa na mipako
Kwa kutumia uthabiti wa halijoto ya juu wa CARBIDE ya silicon ya kijani, vifaa vya kinzani vya utendaji wa juu vinaweza kutayarishwa. Katika tasnia ya kuyeyusha chuma, matofali ya kinzani ya kaboni ya silicon hutumiwa sana katika vifaa vya halijoto ya juu kama vile vinu vya mlipuko na vibadilishaji fedha. Kwa kuongeza, mipako ya carbudi ya silicon inaweza kutoa ulinzi bora wa kuvaa na kutu kwa nyenzo za msingi, na hutumiwa katika vifaa vya kemikali, vile vya turbine na maeneo mengine.