Giới thiệu

Gốm sứ silicon carbide Gần đây, vật liệu gốm silicon carbide đã có những bước tiến vượt bậc trong ngành công nghiệp ô tô nhờ độ cứng ấn tượng và những đặc tính vượt trội khác. Những phát triển mới trong công nghệ ô tô và năng lượng tái tạo đã giúp việc sử dụng loại gốm tiên tiến này trong các ngành công nghiệp sản xuất ô tô trên toàn cầu trở nên khả thi. Bài viết hôm nay sẽ giới thiệu những lợi ích, đặc tính độc đáo và ứng dụng của gốm silicon carbide trong ngành công nghiệp ô tô và một số ngành công nghiệp khác. Chúng ta cũng sẽ thảo luận về vai trò của chất bán dẫn SiC trong xe điện (EV). Cuối cùng, bạn sẽ thấy xu hướng thị trường hiện tại của gốm silicon carbide.

Đặc điểm của gốm sứ Silicon Carbide

Gốm silicon carbide là vật liệu gốm tiên tiến được làm từ silicon và carbide. Bạn có thể tìm thấy nó dưới dạng nhân tạo dưới dạng Carborundum hoặc tự nhiên dưới dạng Moissanite. Nói về gốm silicon carbide, điều đầu tiên chúng ta nghĩ đến là độ cứng vượt trội và khả năng chịu được các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cực cao, oxy hóa (gỉ sét) và nhiệt độ. Điều thú vị là vật liệu SiC như wafer SiC và bộ tản nhiệt gốm SiC có khoảng cách dải rộng, giúp chúng dẫn nhiệt và điện tốt hơn so với các vật liệu khác.

Không có gì ngạc nhiên, ngành công nghiệp ô tô đang nhanh chóng ứng dụng gốm SiC trong sản xuất ô tô, xe điện, động cơ ô tô, phụ tùng ô tô và nhiều thiết bị liên quan khác. Lý do rất đơn giản: vật liệu gốm silicon carbide có xu hướng mang lại độ sắc nét và hiệu quả cao hơn nhiều trong nhiều ứng dụng so với vật liệu gốm tiên tiến thông thường.

Một số tính chất của silicon carbide khiến nó hữu ích cho nhiều ngành công nghiệp hiện nay là:

• Dẫn điện và dẫn nhiệt cực tốt.

• Mật độ thấp

• Điểm nóng chảy cao 2.730°C

• Độ bền nén và độ cứng cao, chỉ đứng sau Kim cương.

• Độ giãn nở vì nhiệt thấp.

• Ngoài ra, nó còn có bề mặt cứng chống trầy xước.

• Chúng có khoảng cách băng rộng khiến chúng trở thành chất bán dẫn phù hợp cho các thiết bị điện tử công suất cao và xe điện.

• Mô đun đàn hồi trẻ trên 400 GPa.

• Khả năng chống ăn mòn và chống các chất hóa học như axit cao.

• Khả năng chịu được nhiệt độ cao lên tới 1.300°C.

Lợi ích của gốm sứ silicon carbide đối với nhiều ngành công nghiệp khác nhau

Gốm silicon carbide có nhiều lợi ích hữu ích cho nhiều ngành công nghiệp, như ngành công nghiệp ô tô, công nghiệp hóa chất, công ty kỹ thuật, ngành công nghiệp luyện kim, ngành công nghiệp nhựa, v.v.

Sau đây là một số lợi ích bạn có thể nhận được khi sử dụng gốm silicon carbide:

• Nó cung cấp cho bạn một giải pháp tản nhiệt nhanh chóng và hiệu quả trong ô tô và máy móc công nghiệp nặng. Điều này có nghĩa là xe của bạn sẽ không bị quá nhiệt nếu sử dụng vật liệu gốm silicon carbide trong quá trình sản xuất.

• Ô tô của bạn và thậm chí cả máy móc công nghiệp nặng, động cơ và phụ tùng thay thế đều tận dụng được độ cứng nén và tính chất bền chắc của SiC, giúp chúng có tuổi thọ cao hơn.

• Vật liệu SiC dẫn điện cực tốt nên rất phù hợp cho xe điện.

• Hệ số ma sát thấp của gốm ô tô giúp bảo vệ nó khỏi ứng suất cơ học, hao mòn và hư hỏng.

• Với hệ số giãn nở nhiệt thấp, ô tô và thiết bị của bạn có thể phản ứng tuyệt vời với các cú sốc nhiệt.

• Bạn có thể sử dụng các vật liệu SiC này trong điều kiện và môi trường bất lợi với nhiệt độ cao hoặc không ổn định mà không gặp bất kỳ hư hỏng nhiệt nào do tính ổn định nhiệt và độ dẫn nhiệt cao của chúng.

• Bạn có thể sử dụng gốm sứ Silicon carbide để sản xuất sơn móng tay bền chắc và vật liệu nhựa trong ngành gốm sứ.

• Bạn có thể tiết kiệm chi phí và thời gian khi sử dụng tấm silicon carbide và bộ tản nhiệt để sản xuất thiết bị điện tử công suất cao, xe điện và ô tô.

• Tấm wafer và chip silicon carbide có thể tăng tốc độ chuyển đổi năng lượng của ô tô.

• Ô tô và xe điện của bạn sẽ quản lý năng lượng hiệu quả hơn khi sử dụng vật liệu SiC cho bộ sạc tích hợp và bộ chuyển đổi DC/DC.

• Điện thoại di động, xe điện và máy tính hiện đại của bạn nhanh hơn và hiệu quả hơn nhờ chip wafer Silicon carbide giúp kiểm soát hệ thống.

• Giảm thiểu tình trạng hỏng phanh do gốm sứ ô tô tản nhiệt nhanh.

• Bạn sẽ tiết kiệm được chi phí nhiên liệu khi sử dụng vật liệu SiC do giảm thất thoát nhiệt và ổn định nhiệt.

• Tấm wafer silicon carbide giúp các nhà sản xuất giảm kích thước và sản xuất ra các máy móc hoặc linh kiện thiết bị nhẹ.

Ứng dụng của gốm sứ trong ngành công nghiệp ô tô

Ứng dụng gốm silicon carbide trong ngành công nghiệp ô tô đã tăng mạnh trong những năm gần đây. Các công ty kỹ thuật muốn sản xuất ô tô bền bỉ, đáng tin cậy chủ yếu dựa vào độ bền và độ cứng của vật liệu này. Đầu piston, ống xả ô tô, cửa xe, động cơ, phụ tùng, chip bán dẫn, lót xi lanh và lò nung, và ống nạp là một số thiết bị sử dụng gốm silicon carbide. Một số ứng dụng bao gồm:

Động cơ và lớp phủ động cơ

Động cơ hoạt động tối ưu khi chúng có thể dẫn nhiệt tốt mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Đây là một đặc tính độc đáo của vật liệu gốm tiên tiến như silicon carbide. Chúng có độ dẫn nhiệt và độ ổn định tuyệt vời mà vẫn duy trì cấu trúc. Vì vậy, bạn có thể sử dụng chúng để phủ lên động cơ hạng nặng và ống xả ô tô, hoặc sử dụng trong quá trình sản xuất các loại động cơ này.

Pít-tông

Khi phủ gốm ô tô như piston bằng SiC, khả năng phản xạ nhiệt sẽ được cải thiện. Bằng cách nào? Nó làm tăng tần suất cháy của nhiên liệu và giảm sự tích tụ carbon.

Đầu xi lanh

Buồng có cường độ cao hơn từ cổng xả và đầu xi-lanh đốt cháy tốt hơn nhờ lớp phủ gốm giúp lưu thông nhiệt nhanh hơn.

Váy Piston

Khả năng chống mài mòn và chống trầy xước là đặc tính chính của vật liệu gốm silicon carbide. Do đó, khối động cơ và vành piston sẽ có bề mặt trượt khô ráo và được bảo vệ khi được phủ vật liệu silicon carbide.

Ống nạp

Khi bạn sử dụng vật liệu gốm silicon carbide để phủ lên ống nạp trong ngành công nghiệp ô tô, thường sẽ có mức độ truyền nhiệt thấp hơn do hỗn hợp không khí và nhiên liệu mát hơn.

Vai trò của chất bán dẫn Silicon Carbide trong xe điện (EV)

Nhờ pin silicon carbide và wafer silicon carbide (chất bán dẫn), xe điện hiện đã trở thành một trong những phát minh mới nhất trong công nghệ ô tô. Chúng trông nhỏ gọn, chắc chắn và nhẹ, nhưng so với ô tô thông thường, chúng có hiệu suất cao hơn với tốc độ chuyển mạch ấn tượng và giảm thiểu tổn thất điện năng. Các đặc tính độc đáo của chất bán dẫn silicon carbide, như độ ổn định nhiệt, tản nhiệt nhanh và hiệu quả, độ dẫn điện và dẫn nhiệt ổn định, là những yếu tố khiến các nhà sản xuất coi chúng là lựa chọn thực sự trong việc thiết kế xe điện nhỏ gọn, ít phức tạp hơn nhưng giá thành rẻ hơn. Xe điện sử dụng mạch sạc, wafer silicon carbide (dưới dạng chip), pin hoặc bộ biến tần để hoạt động hiệu quả.

Các báo cáo cho biết Tesla đã tạo ra bước đột phá mới cho Model 3 vào năm 2017 khi họ trở thành nhà sản xuất xe điện đầu tiên sản xuất bộ biến tần truyền động silicon carbide.

Những bộ biến tần này, hay còn gọi là pin SiC, cung cấp năng lượng cho xe điện bằng cách nhanh chóng chuyển đổi năng lượng điện mà chúng sở hữu thành năng lượng để vận hành xe điện. Vì vậy, nếu không có pin silicon carbide, vốn cần được sạc, bánh xe của xe điện sẽ không thể di chuyển. Một phần là do các chất bán dẫn SiC này hoạt động như một hộp não điều khiển dòng năng lượng điện giữa động cơ điện, bộ pin và các bộ phận khác.

Chiếc ô tô trung bình của bạn sử dụng khoảng 500-600 chip bán dẫn, Điều này dẫn đến việc sản sinh ra nhiều nhiệt hơn. Do đó, nhu cầu về các chip có thể truyền nhiệt nhanh hơn và hiệu quả hơn đang ngày càng tăng. Chip bán dẫn silicon carbide hiện là một giải pháp rất hữu ích cho vấn đề này vì chúng có thể quản lý hiệu quả lượng nhiệt sinh ra và tản nhiệt nhanh chóng mà không ảnh hưởng đến hệ thống. Những chiếc xe điện mới và được cải tiến mà bạn thấy ngày nay có khoảng 2.000 chip bán dẫn silicon carbide. Rõ ràng là mật độ, công suất và tỷ lệ chuyển đổi năng lượng đã được cải thiện, cũng như độ dẫn nhiệt và độ ổn định của xe điện cũng được cải thiện.

Xu hướng thị trường hiện tại của gốm sứ silicon carbide

Thị trường gốm silicon carbide hiện được định giá ở mức $1,27 tỷ. Một con số khá ấn tượng, phải không? Các nhà kinh tế dự đoán Tỷ lệ Tăng trưởng Hàng năm kép là 5,25% do nhu cầu và cạnh tranh trên thị trường đang tăng đáng kể. Hơn nữa, ước tính ít nhất $2 tỷ vào năm 2030 là một bằng chứng nữa cho thấy thị trường đang hoạt động khá tốt trong những năm gần đây. Các công ty châu Á như Fuji Electric Company, Ltd. và ROHM Companies đã nổi lên như những cái tên chủ chốt trong thị trường SiC này.

Ở đây tại GGSGốm sứ, Chúng tôi mang đến cho bạn một số vật liệu gốm silicon carbide tốt nhất hiện có. Việc mua những sản phẩm độc đáo này sẽ giúp bạn xây dựng thế giới gốm sứ trong mơ của mình.

Những câu hỏi thường gặp

Silicon carbide có thể hòa tan trong nước không?

Không, nó không tan trong nước nhưng tan trong sắt nóng chảy và Kali Hydroxit (KOH)

Pin silicon carbide và pin lithium-ion loại nào tốt hơn?

Pin SiC có xu hướng tốt hơn so với loại pin lithium-ion thông thường vì chúng (pin silicon carbide) sạc nhanh hơn, có tuổi thọ dài hơn và có mật độ năng lượng cao hơn, khiến chúng mạnh hơn so với loại pin tương tự (lithium-ion).

Sự khác biệt giữa Gallium Nitride (GaN) và Silicon Carbide (SiC) là gì?

Mặc dù hai vật liệu bán dẫn này có tính chất tương tự nhau, nhưng silicon carbide có khoảng cách dải rộng hơn là 3,4 eV, trong khi gali nitride có khoảng cách dải rộng hơn là 3,4 eV.

Phần kết luận

Gốm silicon carbide hiện đang có tác động to lớn đến nền kinh tế thế giới và nhiều ngành công nghiệp trên toàn cầu. Nó đã hoàn toàn thay đổi bộ mặt của ngành công nghiệp ô tô, từ việc sử dụng gốm silicon carbide trong sản xuất xe điện và ô tô giá rẻ nhưng hiệu suất cao, đến sản xuất wafer silicon carbide hiệu suất cao, chất bán dẫn và pin silicon carbide, bộ sạc trên bo mạch, và lớp phủ piston được cải tiến. Gốm silicon carbide thực sự là một bước đột phá!