Введение

Керамика из карбида кремния в последнее время добились гигантских успехов в автомобильной промышленности благодаря своей впечатляющей твердости и другим выдающимся свойствам, которыми они обладают. Новые разработки в области автомобильных технологий и возобновляемых источников энергии сделали возможным использование этой передовой керамики в автомобильной промышленности по всему миру. Сегодняшняя статья покажет вам преимущества, уникальные свойства и применение керамики из карбида кремния в автомобильной промышленности и ряде других отраслей. Мы также обсудим роль, которую играют полупроводники SiC в электромобилях (ЭМ). Наконец, вы увидите текущие тенденции рынка керамики из карбида кремния.

Характеристики керамики на основе карбида кремния

Керамика из карбида кремния — это передовые керамические материалы, изготовленные из кремния и карбида. Вы можете получить ее искусственно как карборунд или в природе как муассанит. Говоря о керамике из карбида кремния, первое, что приходит на ум, — это исключительная твердость материала и способность выдерживать суровые условия, такие как экстремальное тепло, окисление (ржавление) и температура. Интересно, что материалы SiC, такие как пластины SiC и керамические радиаторы SiC, имеют широкую запрещенную зону, что помогает им превосходно проводить тепло и электричество по сравнению с другими материалами.

Неудивительно, что автомобильная промышленность быстро внедряет керамику SiC в производство автомобилей, электромобилей, автомобильных двигателей, автомобильных запасных частей и многого другого соответствующего оборудования. Причина проста: керамические материалы на основе карбида кремния, как правило, дают гораздо лучшие результаты и эффективность в широком спектре применений, чем среднестатистический передовой керамический материал.

Вот некоторые свойства карбида кремния, которые делают его полезным во многих отраслях промышленности сегодня:

• Отличные проводники электричества и сильного тепла.

• Низкая плотность

• Высокая температура плавления 2730°C.

• Высокая прочность на сжатие и твердость, уступающая только алмазу.

• Низкое тепловое расширение.

• Он также имеет прочную, устойчивую к царапинам поверхность.

• Они имеют широкую запрещенную зону, что делает их подходящим полупроводником для мощных электронных устройств и электромобилей.

• Модуль Юнга более 400 ГПа.

• Высокий уровень устойчивости к коррозии и химическим веществам, таким как кислоты.

• Способность выдерживать высокие температуры, достигающие 1300°C.

Преимущества керамики на основе карбида кремния для различных отраслей промышленности

Керамика на основе карбида кремния имеет множество полезных преимуществ для различных отраслей промышленности, таких как автомобильная промышленность, химическая промышленность, машиностроительные компании, металлургическая промышленность, производство пластмасс и т. д.

Вот некоторые преимущества, которые можно получить от применения керамики на основе карбида кремния:

• Он предоставляет вам быстрый и эффективный способ рассеивания тепла в ваших автомобилях и тяжелых промышленных машинах. Это означает, что ваши автомобили не будут перегреваться, если при их производстве используется керамический материал на основе карбида кремния.

• Ваши автомобили и даже тяжелые промышленные машины, двигатели и запасные части используют преимущества твердости при сжатии и прочности SiC, что продлевает их срок службы.

• Материалы SiC очень хорошо проводят электричество, поэтому они отлично подходят для электромобилей.

• Низкий коэффициент трения автомобильной керамики защищает ее от механических напряжений, износа и разрывов.

• Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения ваши автомобили и оборудование могут прекрасно реагировать на термические удары.

• Эти материалы на основе SiC можно использовать в неблагоприятных условиях и средах с высокими или нестабильными температурами без риска термического повреждения благодаря их высокой термостойкости и проводимости.

• Эту керамику из карбида кремния можно использовать при производстве прочных лаков для ногтей и пластиковых материалов в керамической промышленности.

• Вы можете сэкономить деньги и время, используя пластины и радиаторы из карбида кремния для производства мощной электроники, электромобилей и автомобилей.

• Пластины и чипы из карбида кремния могут повысить коэффициент преобразования энергии вашего автомобиля.

• Ваши автомобили и электромобили будут более эффективно управлять энергией благодаря использованию материала SiC для бортовых зарядных устройств и DC/DC-преобразователей.

• Ваши мобильные телефоны, электромобили и современные компьютеры работают быстрее и производительнее благодаря чипам на основе карбида кремния, которые контролируют работу системы.

• Сокращение отказов тормозов за счет быстрого рассеивания тепла автомобильной керамики.

• При использовании материалов SiC вы тратите меньше топлива за счет меньших теплопотерь и термической стабильности.

• Пластины из карбида кремния помогают производителям уменьшить размеры и производить легкие машины или компоненты устройств.

Применение керамики в автомобильной промышленности

Применение керамики из карбида кремния в автомобильной промышленности резко возросло в последние годы. Инженерные фирмы, стремящиеся производить прочные, надежные автомобили, в основном зависят от прочности и твердости этих материалов. Днище поршня, выхлопные трубы автомобилей, двери автомобилей, двигатели, запасные части, полупроводниковые чипы, футеровка цилиндров и печей, а также впускной коллектор — вот некоторые из видов оборудования, в которых используется керамика из карбида кремния. Вот некоторые из областей применения:

Двигатели и покрытия двигателей

Двигатели функционируют оптимально, когда они могут проводить тепло должным образом, не влияя на всю систему. Это уникальное свойство современных керамических материалов, таких как карбид кремния. Они обладают превосходной теплопроводностью и стабильностью, сохраняя при этом свою структуру. Поэтому вы можете использовать их либо для покрытия двигателей большой мощности и автомобильных выхлопов, либо использовать их в производстве этих двигателей.

Поршни

Когда вы покрываете автомобильную керамику, такую как поршни, SiC, это гарантирует улучшение отражения тепла. Как? Это увеличивает частоту сгорания топлива и уменьшает накопление углерода.

Головки цилиндров

Камеры с более высокой интенсивностью сгорания от выпускных каналов и головок цилиндров хорошо горят благодаря керамическим покрытиям, которые способствуют более быстрой циркуляции тепла.

Юбки поршней

Абразивность и стойкость к царапинам являются основными свойствами керамических материалов из карбида кремния. Поэтому блоки двигателя и юбки поршня получают сухую скользящую поверхность и защиту, когда вы покрываете их материалом из карбида кремния.

Впускные коллекторы

При использовании керамического материала на основе карбида кремния для покрытий впускных коллекторов в автомобильной промышленности обычно наблюдается снижение уровня проникновения тепла из-за более холодной смеси воздуха и топлива.

Роль полупроводников из карбида кремния в электромобилях (ЭМ)

Благодаря батареям из карбида кремния и пластинам из карбида кремния (полупроводникам) электромобили стали одной из новейших сенсаций в автомобильной технологии. Они выглядят маленькими, компактными и легкими, но по сравнению со средним автомобилем они более эффективны с впечатляющей скоростью переключения и сниженными потерями мощности. Уникальные свойства полупроводников из карбида кремния, такие как термостойкость, быстрое и эффективное рассеивание тепла, стабильная электро- и теплопроводность, заставляют производителей рассматривать их как реальную сделку при проектировании меньших, менее сложных, но дешевых электромобилей. Электромобили используют зарядные схемы, пластины из карбида кремния (в виде чипов), батареи или инверторы для своего надлежащего функционирования

По сообщениям, в 2017 году Tesla совершила прорыв в области создания Model 3, став первым производителем электромобилей, выпустившим инвертор для трансмиссии из карбида кремния.

Эти инверторы или SiC-аккумуляторы, как вы можете их называть, обеспечивают электромобили энергией, быстро преобразуя электрическую энергию, которой они обладают, в энергию, которая приводит электромобили в движение. Таким образом, без аккумулятора из карбида кремния, который требует зарядки, колеса электромобилей не сдвинутся ни на дюйм. Это также потому, что эти SiC-полупроводники действуют как мозговая коробка, которая управляет потоком электрической энергии между электродвигателем, аккумуляторной батареей и другими компонентами.

Средний расход топлива вашего автомобиля составляет около 500-600 л.с. полупроводниковые чипы, что приводит к большему производству тепла. Поэтому растет потребность в чипах, которые могут передавать это тепло быстрее и эффективнее. Чипы из полупроводников карбида кремния теперь являются очень полезным решением этой проблемы, поскольку они могут эффективно управлять любым производимым теплом и быстро рассеивать его, не влияя на систему. Новые и улучшенные электромобили, которые вы видите сегодня, имеют около 2000 чипов из полупроводников карбида кремния. Очевидно, что наблюдается улучшение плотности, мощности и скорости преобразования энергии, а также повышение теплопроводности и стабильности электромобилей.

Текущие тенденции рынка керамики на основе карбида кремния

Рынок керамики из карбида кремния в настоящее время оценивается в $1.27 млрд. долл. США. Довольно впечатляющая цифра, не правда ли? Экономисты оценивают среднегодовой темп роста в 5.25%, поскольку наблюдается заметный рост спроса и рыночной конкуренции. Кроме того, оценка не менее $2 млрд. долл. США к 2030 году является еще одним доказательством того, что рынок в последние годы чувствует себя значительно лучше. Азиатские компании, такие как Fuji Electric Company, Ltd. и ROHM Companies, стали ключевыми игроками на этом рынке SiC.

Здесь в GGSКерамика, мы предлагаем вам некоторые из лучших доступных керамических материалов из карбида кремния. Приобретение этих уникальных продуктов, имеющихся в нашем распоряжении, позволит вам построить керамический мир вашей мечты.

Часто задаваемые вопросы

Может ли карбид кремния растворяться в воде?

Нет, он нерастворим в воде, но растворим в расплавленном железе и гидроксиде калия (KOH).

Какой аккумулятор лучше: карбид-кремниевый или литий-ионный?

Аккумуляторы SiC, как правило, лучше по сравнению со средним типом литий-ионных аккумуляторов, поскольку они (аккумуляторы на основе карбида кремния) заряжаются быстрее, имеют более длительный срок службы и обладают более высокой плотностью энергии, что делает их прочнее своих аналогов (литий-ионных).

Чем отличается нитрид галлия (GaN) от карбида кремния (SiC)?

Хотя эти два полупроводниковых материала имеют схожие свойства, карбид кремния имеет более широкую запрещенную зону — 3,4 эВ, а нитрид галлия — 3,4 эВ.

Заключение

Керамика из карбида кремния в настоящее время оказывает огромное влияние на мировую экономику и многие отрасли промышленности по всему миру. Она полностью изменила облик автомобильной промышленности, начиная от использования автомобильной керамики в производстве недорогих, но высокоэффективных электромобилей и автомобилей и заканчивая производством высокопроизводительных пластин из карбида кремния, полупроводников и аккумуляторов из карбида кремния, бортовых зарядных устройств и улучшенных покрытий поршней. Керамика из карбида кремния действительно меняет правила игры!