Nochtadh airíonna uathúla agus ionchais úsáide micreaphúdair charbaíde sileacain ghlasa
I réimse na n-ábhar ardteicneolaíochta inniu, tá micreaphúdar cairbíde sileacain ghlas ag éirí de réir a chéile ina fhócas airde i measc phobal na heolaíochta ábhar mar gheall ar a airíonna fisiceacha agus ceimiceacha uathúla. Tá ionchais leathana feidhmchláir léirithe ag an gcomhdhúil seo atá comhdhéanta d'eilimintí carbóin agus sileacain i go leor réimsí tionsclaíocha mar gheall ar a struchtúr criostail speisialta agus a fheidhmíocht den scoth. Scrúdóidh an t-alt seo airíonna uathúla micreaphúdar cairbíde sileacain ghlas agus a chumas feidhmchláir i réimsí éagsúla.
1. Saintréithe bunúsacha micreaphúdar carbide sileacain ghlas
Is ábhar sárchrua sintéiseach é cairbíd sileacain ghlas (SiC) agus baineann sé le comhdhúil nasc comhfhiúsach. Léiríonn a struchtúr criostail córas heicseagánach le socrú cosúil le diamant. De ghnáth tagraíonn micreaphúdar cairbíd sileacain ghlas do tháirgí púdraithe a bhfuil raon méide cáithníní de 0.1-100 micrón acu, agus cuireann a dhath réimse toin i láthair ó ghlas éadrom go glas dorcha mar gheall ar ábhar íonachta agus eisíontas éagsúil.
Ón struchtúr micreascópach, cruthaíonn gach adamh sileacain sa chriostal sileacain chairbíde glas comhordú teitreahéadrach le ceithre adamh carbóin. Tugann an struchtúr nasc comhfhiúsach láidir seo cruas agus cobhsaíocht cheimiceach thar a bheith ard don ábhar. Is fiú a thabhairt faoi deara go sroicheann cruas Mohs an chairbíde sileacain glas 9.2-9.3, an dara ceann amháin i ndiaidh diamant agus níotráit bóróin chiúbach, rud a fhágann nach féidir é a athsholáthar i réimse na scríobach.
2. Airíonna uathúla micreaphúdar carbide sileacain ghlas
1. Airíonna meicniúla den scoth
Is í an ghné is suntasaí de mhicriphúdar cairbíde sileacain ghlas ná a chruas thar a bheith ard. Is féidir lena chruas Vickers 2800-3300kg/mm² a bhaint amach, rud a fhágann go bhfeidhmíonn sé go maith agus ábhair chrua á bpróiseáil. Ag an am céanna, tá neart comhbhrúite maith ag cairbíde sileacain ghlas agus is féidir leis neart meicniúil ard a choinneáil ag teochtaí arda. Fágann an ghné seo gur féidir é a úsáid i dtimpeallachtaí foircneacha.
2. Airíonna teirmeacha den scoth
Tá seoltacht theirmeach charbaíd sileacain ghlasa chomh hard le 120-200W/(m·K), atá 3-5 oiread níos airde ná cruach gnáth. A bhuíochas leis an seoltacht theirmeach den scoth seo, is ábhar diomailt teasa idéalach é. Is iontach fós nach bhfuil ach 4.0 × 10⁻⁶/℃ i gcomhéifeacht leathnú teirmeach charbaíd sileacain ghlasa, rud a chiallaíonn go bhfuil cobhsaíocht tríthoiseach den scoth aige nuair a athraíonn an teocht, agus nach dtáirgfidh sé dífhoirmiú soiléir mar gheall ar leathnú agus crapadh teirmeach.
3. Cobhsaíocht cheimiceach den scoth
Ó thaobh airíonna ceimiceacha de, taispeánann cairbíd sileacain ghlas táimheacht thar a bheith láidir. Is féidir leis seasamh in aghaidh creimeadh an chuid is mó d’aigéid, d’alcailí agus de thuaslagáin salainn, agus is féidir leis fanacht cobhsaí fiú ag teochtaí arda. Léiríonn turgnaimh gur féidir le cairbíd sileacain ghlas cobhsaíocht mhaith a choinneáil i dtimpeallacht ocsaídiúcháin faoi bhun 1000 ℃, rud a fhágann go bhfuil acmhainneacht ann lena úsáid go fadtéarmach i dtimpeallachtaí creimneacha.
4. Airíonna leictreacha speisialta
Is ábhar leathsheoltóra bearna banda leathan é cairbíd sileacain ghlas le leithead bearna banda de 3.0eV, atá i bhfad níos mó ná 1.1eV an tsiliceáin. Cuireann an ghné seo ar a chumas voltais agus teochtaí níos airde a sheasamh, agus tá buntáistí uathúla aige i réimse na bhfeistí leictreonacha cumhachta. Ina theannta sin, tá soghluaisteacht ard leictreon ag cairbíd sileacain ghlas freisin, rud a fhágann gur féidir feistí ardmhinicíochta a fhorbairt.
3. Próiseas ullmhúcháin micreaphúdar carbide sileacain ghlas
Glacann ullmhú micreaphúdair charbaíde sileacain ghlasa próiseas Acheson den chuid is mó. Measctar gaineamh grianchloch agus cóc peitriliam i gcion áirithe sa mhodh seo agus téitear iad go 2000-2500 ℃ i bhfoirnéis friotaíochta le haghaidh imoibrithe. Téann an charbaíde sileacain ghlasa blocáilte a ghintear tríd an imoibriú faoi phróisis ar nós brú, grádú, agus picilte chun táirgí micreaphúdair de mhéideanna cáithníní éagsúla a fháil sa deireadh.
Le blianta beaga anuas, le dul chun cinn na teicneolaíochta, tá roinnt modhanna ullmhúcháin nua tagtha chun cinn. Is féidir le taisceadh gaile ceimiceach (CVD) púdar cairbíde sileacain ghlas ard-íonachta nanoscála a ullmhú; is féidir leis an modh sol-glóthach méid na gcáithníní agus moirfeolaíocht an phúdair a rialú go cruinn; is féidir leis an modh plasma táirgeadh leanúnach a bhaint amach agus éifeachtúlacht táirgthe a fheabhsú. Soláthraíonn na próisis nua seo níos mó féidearthachtaí maidir le feidhmíocht a bharrfheabhsú agus feidhmchláir micreaphúdair cairbíde sileacain ghlas a leathnú.
4. Príomhlimistéir iarratais micreaphúdar carbóide sileacain ghlas
1. Meilt agus snasú beachtais
Mar scríobach sár-chrua, úsáidtear micreaphúdar cairbíde sileacain glas go forleathan i bpróiseáil chruinn cairbíde stroighnithe, criadóireachta, gloine agus ábhar eile. Sa tionscal leathsheoltóra, úsáidtear púdar cairbíde sileacain glas ard-íonachta chun sliseáin sileacain a snasú, agus tá a fheidhmíocht gearrtha níos fearr ná feidhmíocht scríobach alúmana traidisiúnta. I réimse próiseála comhpháirteanna optúla, is féidir le púdar cairbíde sileacain glas garbh-dhromchla nanoscála a bhaint amach agus freastal ar riachtanais phróiseála comhpháirteanna optúla ard-chruinneas.
2. Ábhair cheirmeacha ardleibhéil
Is amhábhar tábhachtach é púdar cairbíde sileacain glas chun criadóireacht ardfheidhmíochta a ullmhú. Is féidir criadóireacht struchtúrach a bhfuil airíonna meicniúla agus cobhsaíocht theirmeach den scoth acu a dhéanamh trí phróisis shintéirithe brú te nó shintéirithe imoibrithe. Úsáidtear an cineál seo ábhair cheirmeach go forleathan i gcomhpháirteanna tábhachtacha amhail séalaí meicniúla, imthacaí agus soic, go háirithe i ndálaí oibre crua amhail teocht ard agus creimeadh.
3. Gléasanna leictreonaice agus leathsheoltóra
I réimse na leictreonaice, úsáidtear púdar cairbíde sileacain ghlas chun ábhair leathsheoltóra bearna leathan-bhanda a ullmhú. Tá tréithe oibre ardmhinicíochta, ardvoltais agus ardteochta ag feistí cumhachta atá bunaithe ar charbíde sileacain ghlas, agus léiríonn siad acmhainneacht mhór i bhfeithiclí nua fuinnimh, eangacha cliste agus réimsí eile. Léirigh staidéir gur féidir le feistí cumhachta charbíde sileacain ghlas caillteanas fuinnimh a laghdú níos mó ná 50% i gcomparáid le feistí traidisiúnta atá bunaithe ar sileacan.
4. Atreisiú ilchodach
Is féidir feabhas suntasach a chur ar neart, cruas agus friotaíocht caitheamh an ábhair chomhchodach trí phúdar cairbíde sileacain ghlas a chur leis mar chéim athneartaithe le maitrís miotail nó polaiméire. I réimse an aeraspáis, úsáidtear comhchodanna cairbíde sileacain atá bunaithe ar alúmanam chun páirteanna struchtúracha éadroma agus ard-neart a mhonarú; sa tionscal feithicleach, taispeánann ceapacha coscáin athneartaithe le cairbíde sileacain friotaíocht ardteochta den scoth.
5. Ábhair agus bratuithe teasfhulangacha
Trí úsáid a bhaint as cobhsaíocht ardteochta charbaíd sileacain ghlasa, is féidir ábhair theasfhulangacha ardfheidhmíochta a ullmhú. I dtionscal leá cruach, úsáidtear brící teasfhulangacha charbaíd sileacain go forleathan i dtrealamh ardteochta amhail foirnéisí soinneáin agus tiontairí. Ina theannta sin, is féidir le bratuithe charbaíd sileacain cosaint den scoth a sholáthar i gcoinne caitheamh agus creimeadh don ábhar bonn, agus úsáidtear iad i dtrealamh ceimiceach, i lanna tuirbín agus i réimsí eile.