中國(guó)粉體網(wǎng)訊 今年發(fā)布的“‘十四五’規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要”提出，我國(guó)將加速推動(dòng)以碳化硅,、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體新材料新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,，催生一批高速成長(zhǎng)的新材料企業(yè)。
碳化硅材料由于其較高的彈性模量,、適中的密度,、較小的熱膨脹系數(shù)、較高的導(dǎo)熱系數(shù),、耐熱沖擊性,、高的比剛度、高度的尺寸穩(wěn)定性及熱性能與機(jī)械性能的各向同性等一系列優(yōu)良的物理性質(zhì),，受到越來(lái)越多的重視，普遍用于陶瓷球軸承,、閥門(mén),、半導(dǎo)體材料、陀螺,、測(cè)量?jī)x,、航空航天等領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種在很多工業(yè)領(lǐng)域不可替代的材料,。
碳化硅微粉
碳化硅結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及理化性能
SiC是一種天然超晶格,，又是一種典型的同質(zhì)多型體。由于Si與C雙原子層堆積序列的差異會(huì)導(dǎo)致不同的晶體結(jié)構(gòu),，因此SiC有著超過(guò)200種（目前已知）同質(zhì)多型族,，最被人熟知的便是立方密排的3C-SiC和六方密排的2H-SiC、4H-SiC,、6H-SiC,。碳化硅具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能,。
1、力學(xué)性能
高硬度（克氏硬度為3000kg/mm2）,，可以切割紅寶石,；高耐磨性，僅次于金剛石,。
2,、熱學(xué)性能
熱導(dǎo)率超過(guò)金屬銅，是Si的3倍,，是GaAs的8～10倍,，散熱性能好，對(duì)于大功率器件非常重要,。SiC的熱穩(wěn)定性較高,，在常壓下不可能熔化SiC。
3,、化學(xué)性能
耐腐蝕性非常強(qiáng),，室溫下幾乎可以抵抗任何已知的腐蝕劑。SiC表面易氧化生成SiO2薄層,，能防止其進(jìn)一步氧化,，在高于1700℃時(shí)，這層氧化膜熔化并迅速發(fā)生氧化反應(yīng),。
4,、電學(xué)性能
4H-SiC和6H-SiC帶隙約是Si的3倍，是GaAs的2倍,；其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高于Si一個(gè)數(shù)量級(jí),，飽和電子漂移速度是Si的2.5倍。4H-SiC的帶隙比6H-SiC更寬,。下表為幾種半導(dǎo)體材料特性比較,。
碳化硅材料應(yīng)用簡(jiǎn)述
由于其具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高鍵能,、高飽和電子漂移速率,，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天,、國(guó)防,、有色冶金、電催化等各個(gè)領(lǐng)域,。碳化硅在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用大多是它的五類產(chǎn)品的應(yīng)用體現(xiàn),，即先進(jìn)陶瓷、耐火材料,、磨料磨具,、半導(dǎo)體器件及冶金原料,。
在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，碳化硅可作為電動(dòng)汽車中充電模塊和電動(dòng)模塊中的重要材料,，具有簡(jiǎn)化供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),、提高供電頻率、降低器件升溫,、縮小器件體積,，提高效率等優(yōu)良作用。
在新型顯示器方面,，碳化硅單晶可用于LED器件的制作,，具有如高亮度，高壽命,，高顯色指數(shù),，低能耗等優(yōu)點(diǎn)。并且相比于藍(lán)寶石基LED,，碳化硅LED設(shè)備可使成本降低一半左右,，導(dǎo)熱能力大大提高，因此對(duì)于節(jié)能減排具有重大意義,。
在電催化方面,，碳化硅材料可代替鉑作為燃料電池的新型催化劑，由于其穩(wěn)定性高所以可用作高穩(wěn)定的催化劑,，但同時(shí)碳化硅在可控性可操作性方面的研究有待進(jìn)一步加強(qiáng),。
在航空航天、國(guó)防領(lǐng)域,，碳化硅是制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要材料,。推重比一直是制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的重要瓶頸，若使推重比達(dá)到12及以上,，那么必須加入非金屬材料,，CMC-SiC具有耐高溫、高韌性,、不易腐蝕、比重小,、在高溫下強(qiáng)度高,、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)。CMC-SiC復(fù)合材料由于其良好的抗氧化,、耐高溫和良好的吸收雷達(dá)波的特性,，被應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管部件；在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中采用CMC-SiC對(duì)于提高材料耐高溫性能和減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有重要意義,。此外,，碳化硅還是一種非常重要的防彈材料,，在防彈制品及裝甲方面應(yīng)用廣泛。
防彈片
有色冶金方面,，在傳統(tǒng)冶金領(lǐng)域由于其在高溫下力學(xué)性能好,、抗腐蝕性強(qiáng)可作為耐火材料應(yīng)用于蒸餾爐、精餾爐,、電解槽等冶金設(shè)備的襯里材料,；同時(shí)由于其耐磨性能好、硬度高可作為耐磨材料應(yīng)用于裝置噴嘴等結(jié)構(gòu),。在新應(yīng)用方面,，由于濕法冶金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，高溫,、高酸堿性環(huán)境成為了新的技術(shù)難題,，利用碳化硅材料高耐磨性防腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)加以特定的涂層，可應(yīng)用于攪拌器主軸及槳葉中,，和管道中的熱交換組件,。
在磨削加工方面，碳化硅有黑色碳化硅和綠色碳化硅兩個(gè)常用的基本品種,，都屬α-SiC,。黑色碳化硅含SiC約95%（w），其韌性高于綠色碳化硅,，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,，如玻璃、陶瓷,、石材,、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等,。綠色碳化硅含SiC約97%（w）以上,，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金,、鈦合金和光學(xué)玻璃,，也用于研磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅,，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,，用以制作的磨具適于軸承的超精加工。
碳化硅磨具,，來(lái)源：山東金蒙新材料股份有限公司
碳化硅密封環(huán)
同時(shí)利用其耐腐蝕性耐熱性能好,，碳化硅材料也被應(yīng)用于機(jī)械密封�,？傊�,，近年來(lái)碳化硅市場(chǎng)越來(lái)越火,，充分說(shuō)明了碳化硅的獨(dú)特之處。為進(jìn)一步探討碳化硅未來(lái)發(fā)展方向,，加強(qiáng)碳化硅技術(shù)交流,，提升碳化硅精加工水平，促進(jìn)碳化硅產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,，中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開(kāi)課平臺(tái)將于2021年10月29日舉辦“2021碳化硅產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展網(wǎng)絡(luò)沙龍會(huì)議”,，為從業(yè)人員提供一個(gè)足不出戶便能聆聽(tīng)精彩報(bào)告的學(xué)習(xí)交流平臺(tái)。屆時(shí),，來(lái)自河南磨岳工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司的毋水鑫總經(jīng)理將帶來(lái)題為《碳化硅基礎(chǔ)常識(shí)及市場(chǎng)發(fā)展分析》的報(bào)告,，毋總將在報(bào)告中介紹、分析碳化硅基本性能,，并對(duì)碳化硅在磨料,、耐火材料、碳化硅陶瓷制品,、碳化硅晶圓等應(yīng)用方向進(jìn)行淺析交流,，同時(shí)對(duì)今年碳化硅市場(chǎng)波動(dòng)及未來(lái)碳化硅行業(yè)發(fā)展進(jìn)行分析、交流,。
專家介紹：
毋水鑫,，畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，河南工業(yè)大學(xué)磨料磨具研修班負(fù)責(zé)人,，校企合作負(fù)責(zé)人,；粉體技術(shù)專家，對(duì)磨料行業(yè)的粉體生產(chǎn)生產(chǎn)線設(shè)計(jì),、工藝優(yōu)化等有深刻的理解,。對(duì)碳化硅行業(yè)較為熟悉，服務(wù)過(guò)很多行業(yè)上下游企業(yè),，參與過(guò)國(guó)內(nèi)很多粉體企業(yè)的落地案例,。
參考來(lái)源：
[1]王家鵬等.碳化硅材料研究現(xiàn)狀與應(yīng)用展望
[2]郭靜霓等.碳化硅晶體結(jié)構(gòu)、制備及應(yīng)用
[3]都興紅等.碳化硅的應(yīng)用現(xiàn)狀
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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