I. Struttura e proprietà del carburo di silicio
Il carburo di silicio SiC contiene silicio e carbonio. È un tipico composto polimorfico, che comprende principalmente α-SiC (tipo stabile ad alta temperatura) e β-SiC (tipo stabile a bassa temperatura). Esistono più di 200 polimorfi, tra cui 3C-SiC di β-SiC e 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC e 15R-SiC di α-SiC sono più rappresentativi.
Figura Struttura polimorfa del SiC Quando la temperatura è inferiore a 1600 ℃, il SiC esiste sotto forma di β-SiC, che può essere ottenuto da una semplice miscela di silicio e carbonio a una temperatura di circa 1450 ℃. Quando è superiore a 1600 ℃, il β-SiC si trasforma lentamente in vari polimorfi di α-SiC. 4H-SiC è facile da generare a circa 2000 ℃; I politipi 6H e 15R sono facili da generare a temperature elevate superiori a 2100 ℃; Il 6H-SiC può rimanere molto stabile anche a temperature superiori a 2200℃, quindi è più comune nelle applicazioni industriali. Il carburo di silicio puro è un cristallo incolore e trasparente. Il carburo di silicio industriale è incolore, giallo chiaro, verde chiaro, verde scuro, azzurro, blu scuro e persino nero, con il grado di trasparenza che diminuisce a sua volta. L'industria degli abrasivi divide il carburo di silicio in due categorie in base al colore: carburo di silicio nero e carburo di silicio verde. Quelli da incolori a verde scuro sono classificati come carburo di silicio verde, mentre quelli da blu chiaro a neri sono classificati come carburo di silicio nero. Sia il carburo di silicio nero che il carburo di silicio verde sono cristalli esagonali α-SiC. Generalmente, la ceramica al carburo di silicio utilizza polvere di carburo di silicio verde come materia prima.
2. Processo di preparazione della ceramica al carburo di silicio
Il materiale ceramico al carburo di silicio viene prodotto frantumando, macinando e classificando le materie prime di carburo di silicio per ottenere particelle SiC con distribuzione granulometrica uniforme, quindi pressando le particelle SiC, additivi di sinterizzazione e adesivi temporanei in un pezzo grezzo verde, quindi sinterizzando ad alta temperatura. Tuttavia, a causa delle elevate caratteristiche di legame covalente dei legami Si-C (~88%) e del basso coefficiente di diffusione, uno dei principali problemi nel processo di preparazione è la difficoltà di densificazione della sinterizzazione. I metodi di preparazione della ceramica al carburo di silicio ad alta densità comprendono la sinterizzazione a reazione, la sinterizzazione senza pressione, la sinterizzazione a pressione atmosferica, la sinterizzazione a pressatura a caldo, la sinterizzazione a ricristallizzazione, la sinterizzazione a pressatura isostatica a caldo, la sinterizzazione al plasma a scintilla, ecc.
Tuttavia, le ceramiche al carburo di silicio presentano lo svantaggio di una bassa tenacità alla frattura, cioè una maggiore fragilità. Per questo motivo, negli ultimi anni, sono apparse una dopo l'altra ceramiche multifase basate su ceramiche al carburo di silicio, come il rinforzo delle fibre (o whisker), il rinforzo della dispersione di particelle eterogenee e i materiali funzionali gradiente, migliorando la tenacità e la resistenza dei materiali monomerici.
3. Applicazione dei ceramici al carburo di silicio nel campo fotovoltaico
La ceramica al carburo di silicio ha un'eccellente resistenza alla corrosione, può resistere all'erosione delle sostanze chimiche, prolungare la durata e non rilasciare sostanze chimiche dannose, soddisfacendo i requisiti di protezione ambientale. Allo stesso tempo, i supporti per barche in carburo di silicio presentano anche migliori vantaggi in termini di costi. Sebbene il prezzo dei materiali in carburo di silicio sia relativamente elevato, la loro durata e stabilità possono ridurre i costi operativi e la frequenza di sostituzione. A lungo termine, hanno maggiori vantaggi economici e sono diventati i prodotti principali nel mercato dei supporti fotovoltaici per imbarcazioni.
Quando le ceramiche al carburo di silicio vengono utilizzate come materiali portanti chiave nel processo di produzione delle celle fotovoltaiche, i supporti delle barche, le scatole delle barche, i raccordi per tubi e altri prodotti realizzati hanno una buona stabilità termica, non si deformano alle alte temperature e non hanno precipitazioni inquinanti nocive. Possono sostituire i supporti per barche al quarzo, le scatole per barche e i raccordi per tubi attualmente comunemente utilizzati e presentano notevoli vantaggi in termini di costi. I supporti per barche in carburo di silicio sono realizzati in carburo di silicio come materiale principale. Rispetto ai tradizionali supporti per barche al quarzo, i supporti per barche in carburo di silicio hanno una migliore stabilità termica e possono mantenere la stabilità in ambienti ad alta temperatura. I supporti per barche in carburo di silicio funzionano bene in ambienti ad alta temperatura e non sono facilmente influenzati dal calore, deformati o danneggiati. Sono adatti per processi di produzione che richiedono un trattamento ad alta temperatura, che favorisce il mantenimento della stabilità e della consistenza del processo di produzione.
Durata utile: secondo l'analisi del rapporto dati: la durata utile della ceramica al carburo di silicio è più di 3 volte quella dei supporti per imbarcazioni, delle scatole per imbarcazioni e dei raccordi per tubi realizzati in materiali di quarzo, il che riduce notevolmente la frequenza di sostituzione dei materiali di consumo.
Orario di pubblicazione: 21 ottobre 2024