I. Structure et propriétés du carbure de silicium
Le carbure de silicium SiC contient du silicium et du carbone. Il s'agit d'un composé polymorphe typique, comprenant principalement l'α-SiC (type stable à haute température) et le β-SiC (type stable à basse température). Il existe plus de 200 polymorphes, parmi lesquels le 3C-SiC du β-SiC et le 2H-SiC, le 4H-SiC, le 6H-SiC et le 15R-SiC de l'α-SiC sont plus représentatifs.
Figure Structure polymorphe du SiC Lorsque la température est inférieure à 1 600 ℃, le SiC existe sous forme de β-SiC, qui peut être fabriqué à partir d'un simple mélange de silicium et de carbone à une température d'environ 1 450 ℃. Lorsqu'elle est supérieure à 1 600 ℃, le β-SiC se transforme lentement en divers polymorphes d'α-SiC. Le 4H-SiC est facile à générer à environ 2 000 ℃ ; Les polytypes 6H et 15R sont faciles à générer à des températures élevées supérieures à 2 100 ℃ ; Le 6H-SiC peut également rester très stable à des températures supérieures à 2 200 ℃, il est donc plus courant dans les applications industrielles. Le carbure de silicium pur est un cristal incolore et transparent. Le carbure de silicium industriel est incolore, jaune clair, vert clair, vert foncé, bleu clair, bleu foncé et même noir, le degré de transparence diminuant à son tour. L'industrie des abrasifs divise le carbure de silicium en deux catégories selon la couleur : le carbure de silicium noir et le carbure de silicium vert. Les incolores à vert foncé sont classés comme carbure de silicium vert, et les bleu clair à noirs sont classés comme carbure de silicium noir. Le carbure de silicium noir et le carbure de silicium vert sont des cristaux hexagonaux α-SiC. Généralement, les céramiques de carbure de silicium utilisent de la poudre de carbure de silicium verte comme matière première.
2. Processus de préparation de la céramique au carbure de silicium
Le matériau céramique en carbure de silicium est fabriqué en écrasant, broyant et classant des matières premières en carbure de silicium pour obtenir des particules de SiC avec une distribution granulométrique uniforme, puis en pressant les particules de SiC, en frittant des additifs et des adhésifs temporaires dans un flan vert, puis en frittant à haute température. Cependant, en raison des caractéristiques élevées des liaisons covalentes des liaisons Si-C (~ 88 %) et du faible coefficient de diffusion, l’un des principaux problèmes du processus de préparation est la difficulté de densification par frittage. Les méthodes de préparation des céramiques de carbure de silicium haute densité comprennent le frittage par réaction, le frittage sans pression, le frittage sous pression atmosphérique, le frittage par pressage à chaud, le frittage par recristallisation, le frittage par pressage isostatique à chaud, le frittage par plasma étincelant, etc.
Cependant, les céramiques de carbure de silicium présentent l'inconvénient d'une faible ténacité, c'est-à-dire d'une plus grande fragilité. Pour cette raison, ces dernières années, des céramiques multiphasées à base de céramiques de carbure de silicium, telles que le renforcement par fibres (ou whiskers), le renforcement de la dispersion de particules hétérogènes et les matériaux fonctionnels à gradient, sont apparues les unes après les autres, améliorant la ténacité et la résistance des matériaux monomères.
3. Application des céramiques de carbure de silicium dans le domaine photovoltaïque
Les céramiques en carbure de silicium ont une excellente résistance à la corrosion, peuvent résister à l'érosion des substances chimiques, prolonger la durée de vie et ne libéreront pas de produits chimiques nocifs, ce qui répond aux exigences de protection de l'environnement. Dans le même temps, les supports de bateaux en carbure de silicium présentent également de meilleurs avantages en termes de coûts. Bien que le prix des matériaux en carbure de silicium eux-mêmes soit relativement élevé, leur durabilité et leur stabilité peuvent réduire les coûts d'exploitation et la fréquence de remplacement. À long terme, ils présentent des avantages économiques plus élevés et sont devenus les produits dominants sur le marché du support photovoltaïque pour bateaux.
Lorsque les céramiques de carbure de silicium sont utilisées comme matériaux de support clés dans le processus de production de cellules photovoltaïques, les supports de bateau, les coffres de bateau, les raccords de tuyauterie et autres produits fabriqués ont une bonne stabilité thermique, ne sont pas déformés à haute température et ne contiennent aucun polluant précipité nocif. Ils peuvent remplacer les supports de bateau, les coffres de bateau et les raccords de tuyauterie en quartz couramment utilisés, et présentent des avantages de coût significatifs. Les supports de bateaux en carbure de silicium sont constitués de carbure de silicium comme matériau principal. Par rapport aux supports de bateau en quartz traditionnels, les supports de bateau en carbure de silicium ont une meilleure stabilité thermique et peuvent maintenir leur stabilité dans des environnements à haute température. Les supports de bateau en carbure de silicium fonctionnent bien dans les environnements à haute température et ne sont pas facilement affectés par la chaleur et ne se déforment pas ou ne sont pas endommagés. Ils conviennent aux processus de production nécessitant un traitement à haute température, propice au maintien de la stabilité et de la cohérence du processus de production.
Durée de vie : Selon l'analyse du rapport de données : La durée de vie des céramiques en carbure de silicium est plus de 3 fois supérieure à celle des supports de bateau, des coffres de bateau et des raccords de tuyauterie en matériaux de quartz, ce qui réduit considérablement la fréquence de remplacement des consommables.
Heure de publication : 21 octobre 2024