Einführung

Siliziumkarbidkeramik haben in letzter Zeit aufgrund ihrer beeindruckenden Härte und anderer herausragender Eigenschaften große Fortschritte in der Automobilindustrie erzielt. Neue Entwicklungen in der Automobiltechnologie und im Bereich erneuerbarer Energien ermöglichen den weltweiten Einsatz dieser Hochleistungskeramiken in der Automobilindustrie. Der heutige Artikel zeigt Ihnen die Vorteile, einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen von Siliziumkarbidkeramik in der Automobilindustrie und anderen Branchen. Wir diskutieren außerdem die Rolle von SiC-Halbleitern in Elektrofahrzeugen (EVs). Abschließend erfahren Sie mehr über die aktuellen Markttrends für Siliziumkarbidkeramik.

Eigenschaften von Siliziumkarbidkeramik

Siliziumkarbidkeramik ist ein hochentwickelter Keramikwerkstoff aus Silizium und Karbid. Sie ist künstlich als Carborundum oder natürlich als Moissanit erhältlich. Bei Siliziumkarbidkeramik denkt man zunächst an die außergewöhnliche Härte des Materials und seine Fähigkeit, rauen Bedingungen wie extremer Hitze, Oxidation (Rost) und hohen Temperaturen standzuhalten. Interessanterweise verfügen SiC-Materialien wie SiC-Wafer und SiC-Keramikkühlkörper über eine große Bandlücke, die ihnen im Vergleich zu anderen Materialien eine hervorragende Wärme- und Stromleitung ermöglicht.

Kein Wunder, dass die Automobilindustrie SiC-Keramik wird zunehmend bei der Herstellung von Autos, Elektrofahrzeugen, Automotoren, Autoersatzteilen und vielen anderen damit verbundenen Geräten eingesetzt. Der Grund ist einfach: Siliziumkarbid-Keramikmaterialien bieten in vielen Anwendungen deutlich bessere Schneidkanten und effizientere Ergebnisse als durchschnittliche Hochleistungskeramiken.

Einige Eigenschaften von Siliziumkarbid, die es heute für so viele Branchen nützlich machen, sind:

• Hervorragende Leiter für Elektrizität und extreme Hitze.

• Geringe Dichte

• Hoher Schmelzpunkt von 2.730 °C

• Hohe Druckfestigkeit und Härte, nur Diamanten sind besser.

• Geringe Wärmeausdehnung.

• Es verfügt außerdem über robuste, kratzfeste Oberflächen.

• Sie verfügen über eine große Bandlücke, die sie zu einem geeigneten Halbleiter für elektronische Hochleistungsgeräte und Elektrofahrzeuge macht.

• Elastizitätsmodul von über 400 GPa.

• Hohe Beständigkeit gegen Korrosion und chemische Substanzen wie Säuren.

• Fähigkeit, hohen Temperaturen von bis zu 1.300 °C standzuhalten.

Vorteile von Siliziumkarbidkeramik für verschiedene Branchen

Siliziumkarbidkeramik bietet zahlreiche nützliche Vorteile für verschiedene Branchen, beispielsweise die Automobilindustrie, die chemische Industrie, Maschinenbauunternehmen, die metallurgische Industrie, die Kunststoffindustrie usw.

Hier sind einige der Vorteile, die Sie durch die Anwendung von Siliziumkarbidkeramik erzielen können:

• Es bietet Ihnen eine schnelle und effiziente Möglichkeit, die Wärme in Ihren Autos und schweren Industriemaschinen abzuleiten. Das bedeutet, dass Ihre Autos nicht überhitzen, wenn bei ihrer Herstellung ein Siliziumkarbid-Keramikmaterial verwendet wird.

• Ihre Autos und sogar schwere Industriemaschinen, Motoren und Ersatzteile profitieren von der Druckhärte und Zähigkeit von SiC, wodurch sie länger halten.

• SiC-Materialien leiten Strom sehr gut und eignen sich daher sehr gut für Elektrofahrzeuge.

• Der niedrige Reibungskoeffizient der Automobilkeramik schützt sie vor mechanischer Belastung und Verschleiß.

• Dank des niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten können Ihre Autos und Geräte hervorragend auf Temperaturschocks reagieren.

• Aufgrund ihrer hohen thermischen Stabilität und Leitfähigkeit können Sie diese SiC-Werkstoffe auch unter ungünstigen Bedingungen und in Umgebungen mit hohen oder instabilen Temperaturen einsetzen, ohne dass es zu thermischen Schäden kommt.

• Sie können diese Siliziumkarbidkeramik zur Herstellung von starkem Nagellack und Kunststoffmaterialien in der Keramikindustrie verwenden.

• Sie können Kosten und Zeit sparen, wenn Sie Siliziumkarbid-Wafer und Kühlkörper zur Herstellung von Hochleistungselektronik, Elektrofahrzeugen und Autos verwenden.

• Siliziumkarbid-Wafer und -Chips können die Leistungsumwandlungsrate Ihres Autos steigern.

• Durch die Verwendung von SiC-Material für Bordladegeräte und DC/DC-Wandler können Ihre Autos und Elektrofahrzeuge die Energie effizienter verwalten.

• Ihre Mobiltelefone, Elektrofahrzeuge und modernen Computer sind dank Siliziumkarbid-Waferchips, die das System unter Kontrolle halten, schneller und produktiver.

• Reduzierung von Bremsausfällen aufgrund der schnellen Wärmeableitung von Automobilkeramik.

• Durch die Verwendung von SiC-Materialien verbrauchen Sie weniger Kraftstoff, da der Wärmeverlust geringer ist und die thermische Stabilität zunimmt.

• Siliziumkarbid-Wafer helfen Herstellern, die Größe zu reduzieren und leichte Maschinen oder Gerätekomponenten herzustellen.

Anwendungen von Keramik in der Automobilindustrie

Der Einsatz von Siliziumkarbidkeramik in der Automobilindustrie hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Maschinenbauunternehmen, die robuste und zuverlässige Fahrzeuge herstellen wollen, sind vor allem auf die Festigkeit und Härte dieser Materialien angewiesen. Kolbenköpfe, Autoauspuffanlagen, Autotüren, Motoren, Ersatzteile, Halbleiterchips, Zylinder- und Ofenauskleidungen sowie Ansaugkrümmer sind nur einige Beispiele für die Verwendung von Siliziumkarbidkeramik. Zu den Anwendungen gehören:

Motoren und Motorbeschichtungen

Motoren funktionieren optimal, wenn sie Wärme gut leiten können, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen. Dies ist eine einzigartige Eigenschaft von Hochleistungskeramiken wie Siliziumkarbid. Sie verfügen über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Stabilität bei gleichbleibender Struktur. Sie eignen sich daher sowohl zur Beschichtung von Hochleistungsmotoren und Autoauspuffen als auch zur Herstellung dieser Motoren.

Kolben

Wenn Sie Automobilkeramik wie Kolben mit SiC beschichten, verbessert dies die Wärmereflexion. Wie? Es erhöht die Verbrennungsfrequenz des Kraftstoffs und reduziert die Kohlenstoffablagerung.

Zylinderköpfe

In den Kammern mit höherer Intensität von Auslassöffnungen und Zylinderköpfen brennt es dank der Keramikbeschichtungen gut, die für eine schnellere Wärmezirkulation sorgen.

Kolbenhemden

Abrieb- und Kratzfestigkeit sind eine der Haupteigenschaften von Siliziumkarbid-Keramikwerkstoffen. Daher erhalten Motorblöcke und Kolbenhemden durch die Beschichtung mit Siliziumkarbid eine trockene Gleitfläche und Schutz.

Ansaugkrümmer

Bei der Verwendung von Siliziumkarbid-Keramikmaterial für Beschichtungen an Ansaugkrümmern in der Automobilindustrie kommt es aufgrund des kühleren Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Regel zu einer geringeren Wärmedurchdringung.

Die Rolle von Siliziumkarbid-Halbleitern in Elektrofahrzeugen (EVs)

Dank Siliziumkarbid-Batterien und Siliziumkarbid-Wafern (Halbleitern) zählen Elektrofahrzeuge zu den neuesten Innovationen der Automobiltechnik. Sie wirken klein, kompakt und leicht, sind aber im Vergleich zu herkömmlichen Autos effizienter, mit beeindruckenden Schaltgeschwindigkeiten und reduziertem Leistungsverlust. Die einzigartigen Eigenschaften von Siliziumkarbid-Halbleitern, wie thermische Stabilität, schnelle und effektive Wärmeableitung sowie stabile elektrische und thermische Leitfähigkeit, machen sie für Hersteller zur idealen Wahl für die Entwicklung kleinerer, weniger komplexer und dennoch günstiger Elektrofahrzeuge. Für den reibungslosen Betrieb der Elektrofahrzeuge werden Ladeschaltungen, Siliziumkarbid-Wafer (als Chips), Batterien oder Wechselrichter verwendet.

Berichten zufolge betrat Tesla mit seinem Model 3 im Jahr 2017 Neuland, als das Unternehmen als erster Hersteller von Elektrofahrzeugen einen Antriebsumrichter aus Siliziumkarbid produzierte.

Diese Wechselrichter oder SiC-Batterien, wie man sie auch nennen mag, versorgen Elektrofahrzeuge mit Strom, indem sie die darin enthaltene elektrische Energie schnell in Antriebsenergie umwandeln. Ohne die Siliziumkarbid-Batterie, die aufgeladen werden muss, bewegen sich die Räder der Elektrofahrzeuge keinen Zentimeter. Das liegt auch daran, dass diese SiC-Halbleiter wie ein Gehirn fungieren, das den elektrischen Energiefluss zwischen Elektromotor, Batteriepack und anderen Komponenten steuert.

Ein durchschnittliches Auto verbraucht etwa 500-600 Halbleiterchips, Dies führt zu einer höheren Wärmeentwicklung. Daher besteht ein wachsender Bedarf an Chips, die diese Wärme schneller und effektiver ableiten können. Siliziumkarbid-Halbleiterchips sind hierfür eine sehr nützliche Lösung, da sie die entstehende Wärme effektiv bewältigen und schnell ableiten können, ohne das System zu beeinträchtigen. Die neuen und verbesserten Elektrofahrzeuge, die Sie heute sehen, verfügen über etwa 2.000 Siliziumkarbid-Halbleiterchips. Dichte, Leistung und Energieumwandlungsrate sowie die Wärmeleitfähigkeit und Stabilität der Elektrofahrzeuge verbessern sich deutlich.

Aktuelle Markttrends für Siliziumkarbidkeramik

Der Markt für Siliziumkarbidkeramik wird derzeit auf 1,27 Milliarden TP4Billionen geschätzt. Eine beeindruckende Zahl, oder? Ökonomen schätzen die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate auf 5,251 TP3Billionen, da Nachfrage und Marktwettbewerb deutlich steigen. Eine Schätzung von mindestens 1,2 Milliarden TP4Billionen bis 2030 ist ein weiterer Beweis dafür, dass sich der Markt in den letzten Jahren deutlich positiv entwickelt hat. Asiatische Unternehmen wie Fuji Electric Company, Ltd. und ROHM Companies haben sich zu wichtigen Akteuren auf diesem SiC-Markt entwickelt.

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Häufig gestellte Fragen

Kann sich Siliziumkarbid in Wasser auflösen?

Nein, es ist wasserunlöslich, aber löslich in geschmolzenem Eisen und Kaliumhydroxid (KOH).

Was ist besser: eine Siliziumkarbidbatterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie?

SiC-Batterien sind im Vergleich zum durchschnittlichen Lithium-Ionen-Batterietyp tendenziell besser, da sie (Siliziumkarbid-Batterien) schneller aufgeladen werden, eine längere Lebensdauer haben und eine höhere Energiedichte besitzen, was sie leistungsstärker macht als ihre Gegenstücke (Lithium-Ionen).

Was unterscheidet Galliumnitrid (GaN) von Siliziumkarbid (SiC)?

Obwohl diese beiden Halbleitermaterialien ähnliche Eigenschaften aufweisen, hat Siliziumkarbid eine größere Bandlücke von 3,4 eV, während Galliumnitrid eine Bandlücke von 3,4 eV hat.

Abschluss

Siliziumkarbidkeramiken haben derzeit einen großen Einfluss auf die Weltwirtschaft und viele Branchen weltweit. Sie haben das Gesicht der Automobilindustrie grundlegend verändert, angefangen bei der Verwendung von Automobilkeramiken bei der Herstellung kostengünstiger, aber hocheffizienter Elektrofahrzeuge und Automobile bis hin zur Herstellung von Hochleistungs-Siliziumkarbid-Wafern, Siliziumkarbid-Halbleitern und -Batterien, Bordladegeräten und verbesserten Kolbenbeschichtungen. Siliziumkarbidkeramiken sind tatsächlich ein Wendepunkt!