ການເປີດເຜີຍຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກ ແລະ ຄວາມສົດໃສດ້ານການນຳໃຊ້ຂອງຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ
ໃນຂົງເຂດວັດສະດຸເຕັກໂນໂລຢີສູງໃນປະຈຸບັນ, ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວກຳລັງຄ່ອຍໆກາຍເປັນຈຸດສຸມຂອງຄວາມສົນໃຈໃນຊຸມຊົນວິທະຍາສາດວັດສະດຸດ້ວຍຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະ ເຄມີທີ່ເປັນເອກະລັກ. ສານປະກອບນີ້ປະກອບດ້ວຍອົງປະກອບຄາບອນ ແລະ ຊິລິກອນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສົດໃສດ້ານການນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຫຼາຍຂົງເຂດອຸດສາຫະກຳ ເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງຜລຶກພິເສດ ແລະ ປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ. ບົດຄວາມນີ້ຈະສຳຫຼວດຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ ແລະ ທ່າແຮງການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນຂົງເຂດຕ່າງໆ.
1. ລັກສະນະພື້ນຖານຂອງຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ
ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ (SiC) ເປັນວັດສະດຸສັງເຄາະທີ່ແຂງຫຼາຍ ແລະ ເປັນຂອງສານປະກອບພັນທະໂຄວາເລນ. ໂຄງສ້າງຜລຶກຂອງມັນມີລະບົບຮູບຫົກຫຼ່ຽມທີ່ມີການຈັດລຽງຄ້າຍຄືເພັດ. ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວມັກຈະໝາຍເຖິງຜະລິດຕະພັນຜົງທີ່ມີຂະໜາດອະນຸພາກຕັ້ງແຕ່ 0.1-100 ໄມຄຣອນ, ແລະ ສີຂອງມັນມີຫຼາກຫຼາຍສີຕັ້ງແຕ່ສີຂຽວອ່ອນຫາສີຂຽວເຂັ້ມເນື່ອງຈາກຄວາມບໍລິສຸດ ແລະ ປະລິມານສິ່ງປົນເປື້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຈາກໂຄງສ້າງກ້ອງຈຸລະທັດ, ແຕ່ລະອະຕອມຊິລິກອນໃນຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວປະກອບເປັນຮູບສີ່ຫຼ່ຽມທີ່ມີອະຕອມຄາບອນສີ່ອະຕອມ. ໂຄງສ້າງພັນທະໂຄວາເລນທີ່ເຂັ້ມແຂງນີ້ເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸມີຄວາມແຂງ ແລະ ສະຖຽນລະພາບທາງເຄມີສູງຫຼາຍ. ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ສັງເກດວ່າຄວາມແຂງຂອງໂມສ໌ຂອງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວສູງເຖິງ 9.2-9.3, ເປັນອັນດັບສອງຮອງຈາກເພັດ ແລະ ໄນໄຕຣດໂບຣອນກ້ອນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້ໃນຂົງເຂດເຄື່ອງຂັດ.
2. ຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ
1. ຄຸນສົມບັດກົນຈັກທີ່ດີເລີດ
ຄຸນສົມບັດທີ່ໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດຂອງຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວແມ່ນຄວາມແຂງສູງຫຼາຍ. ຄວາມແຂງຂອງ Vickers ສາມາດບັນລຸ 2800-3300kg/mm², ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນມີປະສິດທິພາບດີເມື່ອປຸງແຕ່ງວັດສະດຸແຂງ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວຍັງມີຄວາມແຂງແຮງໃນການບີບອັດທີ່ດີ ແລະ ຍັງສາມາດຮັກສາຄວາມແຂງແຮງທາງກົນຈັກສູງໄດ້ໃນອຸນຫະພູມສູງ. ຄຸນສົມບັດນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນສາມາດໃຊ້ໄດ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ.
2. ຄຸນສົມບັດຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ
ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນຂອງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວສູງເຖິງ 120-200W/(m·K), ເຊິ່ງສູງກວ່າເຫຼັກທຳມະດາ 3-5 ເທົ່າ. ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນວັດສະດຸລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ເໝາະສົມ. ສິ່ງທີ່ໜ້າອັດສະຈັນໃຈກວ່ານັ້ນກໍຄືຄ່າສຳປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນຂອງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວແມ່ນພຽງແຕ່ 4.0 × 10⁻⁶/℃, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າມັນມີຄວາມໝັ້ນຄົງດ້ານມິຕິທີ່ດີເລີດເມື່ອອຸນຫະພູມປ່ຽນແປງ, ແລະຈະບໍ່ສ້າງການຜິດຮູບທີ່ຊັດເຈນເນື່ອງຈາກການຂະຫຍາຍຕົວແລະການຫົດຕົວທາງຄວາມຮ້ອນ.
3. ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີທີ່ໂດດເດັ່ນ
ໃນດ້ານຄຸນສົມບັດທາງເຄມີ, ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມเฉื่อยชาທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດ. ມັນສາມາດຕ້ານທານການກັດກ່ອນຂອງກົດ, ດ່າງ ແລະ ສານລະລາຍເກືອສ່ວນໃຫຍ່, ແລະ ສາມາດຮັກສາຄວາມໝັ້ນຄົງໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າຈະຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ. ການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວຍັງສາມາດຮັກສາຄວາມໝັ້ນຄົງໄດ້ດີໃນສະພາບແວດລ້ອມການຜຸພັງທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ 1000 ອົງສາເຊ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນມີທ່າແຮງສຳລັບການນຳໃຊ້ໄລຍະຍາວໃນສະພາບແວດລ້ອມການກັດກ່ອນ.
4. ຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າພິເສດ
ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວເປັນວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ມີຊ່ອງຫວ່າງແບນກວ້າງທີ່ມີຄວາມກວ້າງຂອງຊ່ອງຫວ່າງແບນ 3.0 eV, ເຊິ່ງໃຫຍ່ກວ່າຊິລິກອນທີ່ມີ 1.1 eV ຫຼາຍ. ຄຸນສົມບັດນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ມັນສາມາດທົນທານຕໍ່ແຮງດັນແລະອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, ແລະມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ເປັນເອກະລັກໃນຂົງເຂດອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວຍັງມີການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນສູງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສາມາດພັດທະນາອຸປະກອນຄວາມຖີ່ສູງໄດ້.
3. ຂະບວນການກະກຽມຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ
ການກະກຽມຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ຂະບວນການ Acheson. ວິທີການນີ້ປະສົມດິນຊາຍ quartz ແລະໂຄກນ້ຳມັນໃນອັດຕາສ່ວນທີ່ແນ່ນອນ ແລະ ໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເຖິງ 2000-2500 ℃ ໃນເຕົາອົບຕ້ານທານເພື່ອປະຕິກິລິຍາ. ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວທີ່ເປັນກ້ອນທີ່ເກີດຈາກປະຕິກິລິຍາຈະຜ່ານຂະບວນການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການບົດ, ການຄັດແຍກ, ແລະ ການດອງ ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຜະລິດຕະພັນຜົງທີ່ມີຂະໜາດອະນຸພາກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າຂອງເຕັກໂນໂລຢີ, ວິທີການກະກຽມແບບໃໝ່ໆບາງຢ່າງໄດ້ເກີດຂຶ້ນ. ການລະເຫີຍໄອນ້ຳເຄມີ (CVD) ສາມາດກະກຽມຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວຂະໜາດນາໂນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ; ວິທີການ sol-gel ສາມາດຄວບຄຸມຂະໜາດ ແລະ ຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ; ວິທີການ plasma ສາມາດບັນລຸການຜະລິດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດ. ຂະບວນການໃໝ່ເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນສຳລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ການຂະຫຍາຍການນຳໃຊ້ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ.
4. ຂົງເຂດການນຳໃຊ້ຫຼັກຂອງຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ
1. ການຂັດແລະຂັດເງົາແບບແມ່ນຍໍາ
ໃນຖານະທີ່ເປັນສານຂັດແຂງ, ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການປຸງແຕ່ງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳຂອງຄາໄບຊີມັງ, ເຊລາມິກ, ແກ້ວ ແລະ ວັດສະດຸອື່ນໆ. ໃນອຸດສາຫະກຳເຄິ່ງຕົວນຳ, ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຖືກນຳໃຊ້ສຳລັບການຂັດແຜ່ນຊິລິກອນ, ແລະ ປະສິດທິພາບການຕັດຂອງມັນດີກ່ວາສານຂັດອະລູມິນາແບບດັ້ງເດີມ. ໃນຂົງເຂດການປຸງແຕ່ງສ່ວນປະກອບທາງແສງ, ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວສາມາດບັນລຸຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວຂະໜາດນາໂນ ແລະ ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການການປຸງແຕ່ງຂອງສ່ວນປະກອບທາງແສງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງ.
2. ວັດສະດຸເຊລາມິກຂັ້ນສູງ
ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວເປັນວັດຖຸດິບທີ່ສຳຄັນສຳລັບການກະກຽມເຊລາມິກທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ເຊລາມິກໂຄງສ້າງທີ່ມີຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ດີເລີດ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງຄວາມຮ້ອນສາມາດຜະລິດໄດ້ຜ່ານຂະບວນການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ຂະບວນການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍປະຕິກິລິຍາ. ວັດສະດຸເຊລາມິກປະເພດນີ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອົງປະກອບທີ່ສຳຄັນເຊັ່ນ: ປະທັບຕາກົນຈັກ, ແບຣິ່ງ ແລະ ປາຍສີດ, ໂດຍສະເພາະໃນສະພາບການເຮັດວຽກທີ່ຮຸນແຮງເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ການກັດກ່ອນ.
3. ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ອຸປະກອນເຄິ່ງຕົວນຳ
ໃນຂົງເຂດເອເລັກໂຕຣນິກ, ຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກະກຽມວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນໍາທີ່ມີຊ່ອງຫວ່າງແບນກວ້າງ. ອຸປະກອນພະລັງງານທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວມີລັກສະນະການເຮັດວຽກຄວາມຖີ່ສູງ, ແຮງດັນສູງ, ແລະອຸນຫະພູມສູງ, ແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນຍານພາຫະນະພະລັງງານໃຫມ່, ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າອັດສະລິຍະ ແລະຂົງເຂດອື່ນໆ. ການສຶກສາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອຸປະກອນພະລັງງານຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 50% ເມື່ອທຽບກັບອຸປະກອນທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນແບບດັ້ງເດີມ.
4. ການເສີມແຮງແບບປະສົມ
ການເພີ່ມຜົງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວເປັນໄລຍະເສີມແຮງໃຫ້ກັບໂລຫະ ຫຼື ເມທຣິກໂພລີເມີສາມາດປັບປຸງຄວາມແຂງແຮງ, ຄວາມແຂງ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການສວມໃສ່ຂອງວັດສະດຸປະສົມໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນຂົງເຂດການບິນອະວະກາດ, ວັດສະດຸປະສົມຊິລິກອນຄາໄບທີ່ເຮັດດ້ວຍອາລູມີນຽມຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຜະລິດຊິ້ນສ່ວນໂຄງສ້າງນ້ຳໜັກເບົາ ແລະ ມີຄວາມແຂງແຮງສູງ; ໃນອຸດສາຫະກຳລົດຍົນ, ຜ້າເບກທີ່ເສີມດ້ວຍຊິລິກອນຄາໄບສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມຕ້ານທານອຸນຫະພູມສູງທີ່ດີເລີດ.
5. ວັດສະດຸທົນໄຟ ແລະ ເຄືອບ
ໂດຍການນໍາໃຊ້ຄວາມໝັ້ນຄົງໃນອຸນຫະພູມສູງຂອງຊິລິກອນຄາໄບສີຂຽວ, ວັດສະດຸທົນໄຟທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງສາມາດກະກຽມໄດ້. ໃນອຸດສາຫະກໍາຫຼອມເຫຼັກກ້າ, ດິນຈີ່ທົນໄຟຊິລິກອນຄາໄບຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນອຸນຫະພູມສູງເຊັ່ນ: ເຕົາຫຸງຕົ້ມໄຟຟ້າ ແລະ ເຄື່ອງແປງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການເຄືອບຊິລິກອນຄາໄບສາມາດໃຫ້ການປ້ອງກັນການສວມໃສ່ ແລະ ການກັດກ່ອນທີ່ດີເລີດສໍາລັບວັດສະດຸພື້ນຖານ, ແລະ ຖືກນໍາໃຊ້ໃນອຸປະກອນເຄມີ, ໃບກັງຫັນ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ.