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Os materiais de carbono de silício (SIC) mostraram um extenso potencial de aplicação em vários campos devido às suas excelentes propriedades físicas e químicas, como alta dureza, resistência à alta temperatura, resistência à corrosão, larga de banda, etc. A seguir, é apresentada uma análise detalhada das principais áreas de aplicação e habilidades técnicas relacionadas de carbono de silício:

1. Semicondutores e dispositivos eletrônicos

Aplicativo:

Dispositivos eletrônicos de energia: O SIC é usado para fabricar dispositivos de alta tensão, alta temperatura e de alta frequência (como MOSFETs e diodos), adequados para veículos elétricos, inversores fotovoltaicos, grades inteligentes etc., com a eficiência energética melhorada em mais de 30% em comparação com os desventos baseados em silício.

Dispositivos de RF: Os amplificadores de potência nas estações base de comunicação 5G utilizam as características de alta frequência do SIC para reduzir a perda de sinal.

Dispositivos resistentes ambientais extremos: sensores e circuitos usados ​​em ambientes de radiação de alta temperatura, como naves espaciais e usinas nucleares.

Artesanato:

Tecnologia de crescimento epitaxial: Camadas epitaxiais de alta qualidade são cultivadas em substratos SiC através de deposição de vapor químico (DCV) para reduzir defeitos.

Implante e recozimento de íons: o controle preciso da condutividade requer recozimento de alta temperatura para ativar impurezas.

Processo de gravação de nano nível: gravura a seco (como ICP-RIE) é usada para obter estruturas de dispositivos de nível micro/nano.

2. Materiais de alta temperatura e resistência ao desgaste

Aplicativo:

Aeroespacial: revestimento de lâmina do motor da turbina, bico de foguete, capaz de suportar altas temperaturas acima de 2000 graus C.

Máquinas industriais: rolamentos, focas, ferramentas de corte, com vida útil 5 a 10 vezes mais que os materiais tradicionais.

Artesanato:

Tecnologia de pulverização térmica: o revestimento SiC de pulverização de plasma para melhorar a resistência ao desgaste do substrato.

Processo de sinterização: A cerâmica SiC de alta densidade é preparada por sinterização sem pressionamento ou prensagem isostática quente (HIP), que requer a adição de AIDS de sinterização (como Al ₂ o ∝ - y ₂ o ∝).

3. No campo de nova energia

Aplicativo:

Veículos elétricos: os inversores do SIC aumentam em 5% a 10% e foram produzidos em massa e aplicados por empresas como Tesla e BYD.

Armazenamento fotovoltaico e de energia: conversão eficiente de DC-AC para reduzir a perda de energia.

Artesanato:

Tecnologia de embalagem do módulo: Sintering de prata ou soldagem de fase líquida transitória (TLP) substitui a solda tradicional para melhorar a condutividade térmica.

Projeto de dissipação de calor: tubo de calor integrado ou sistema de resfriamento de microcanais para resolver problemas de dissipação de calor de densidade de alta potência.

4. Óptica e sensores

Aplicativo:

Detector UV: Utilizando a ampla gap de banda do SIC para responder à luz ultravioleta, usada para monitoramento de chamas e exploração espacial.

Tecnologia quântica: os centros de cores de vacância no SiC (como vagas de silício) são usados ​​para bits quânticos e biossensing.

Artesanato:

Engenharia de defeitos: Introdução de defeitos de vacância controláveis ​​através da irradiação de íons para otimizar o desempenho óptico.

Passivação da superfície: Os revestimentos hidrogenados ou de óxido reduzem o ruído do estado da superfície.

5. Campo de energia nuclear

Aplicativo:

Revestimento de combustível nuclear: O material compósito SiC substitui liga de zircônio, resistente ao inchaço da radiação e corrosão de alta temperatura.

Tratamento de resíduos nucleares: O SiC é usado como substrato inerte para solidificar resíduos radioativos de alto nível.

Artesanato:

Compósitos reforçados com fibra: compósitos de fibra SiC/SiC preparados por infiltração de vapor químico (CVI).

Pesquisa por danos à radiação: otimizando a resistência do material a danos através de experimentos simulados de irradiação.

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