介绍

碳化硅（SiC） 碳化硅是一种众所周知的陶瓷材料，对现代科技至关重要。事实上，当今许多新兴产业在严苛的工作条件下，对高温和热稳定性的要求极高，几乎离不开碳化硅。其原因并非空穴来风——碳化硅拥有使其在这些环境下表现卓越的必要特性。其中最主要的是这种流行陶瓷材料的超高硬度和高导热性。在今天的文章中，您将了解更多关于碳化硅的特性，以及它们对全球新能源和新兴产业的实用性。您还将了解碳化硅为何能为半导体和电力电子行业带来益处。

什么是碳化硅？

碳化硅 (SiC) 是一种工业上由硅和碳制成的灰色晶体陶瓷材料。碳化硅具有由碳和硅共价键合而成的四面体晶格结构，使其极其坚硬。大多数制造商将其称为金刚砂 (Carborundum)，由于其高性能标准和特性，它在当今非常重要。碳化硅是当今第三代半导体的主要成分，其重要性远超任何其他先进陶瓷材料。如果没有碳化硅，大多数半导体将无法正常工作。它们要么在高负载和张力下断裂，要么由于散热不良而在高温下过热。

使用艾奇逊工艺生产碳化硅其实很简单。您只需将过量的硅（石油石英）以及一些必要的添加剂与碳（工业焦炭）混合，放入高温熔炉中，温度可达 2,400°C。如果您是制造商，希望生产用于高端应用的最佳等级碳化硅，则可以进一步在更高的温度和更低的压力下烧结碳化硅。

那么，碳化硅的用途是什么？实际上，碳化硅的用途非常广泛，涉及许多领域。碳化硅是少数能够显著提高任何设备或工业设备效率和性能的先进陶瓷材料之一。作为一名生产工程师，它可以帮助您生产更快、更稳定的设备——这些设备不仅不易过热，而且重量更轻，从而可以大幅降低您的生产成本。

由于碳化硅重量轻且热稳定性高，您可以用其生产更安全、性能更佳的电动汽车电池。这些碳化硅电池不仅在电动汽车中，而且在其他高功率电子设备中也往往能以更快的速度充电。由于碳化硅材料具有超硬的耐磨性，汽车公司以及最近的航空航天工业现在都使用碳化硅材料来生产备件、发动机轴承和密封圈。

还可以用它来生产高级半导体用的碳化硅芯片和SiC晶片， 耐磨 研磨和切割工具/轮子、炉衬、光学仪器、镜子、X 射线等医疗设备以及当今新兴行业使用的许多其他重要部件。

碳化硅的性质

SiC 的一些优异性能包括：

• 不溶于水和酸

• 具有较高的抗压强度和断裂韧性，为6.8 MPa·√m

• 密度为 3.21 g/cm3

• 其硬度为 32 GPa，莫氏硬度等级为 9.5

• 它是一种宽带隙半导体，带隙为 3.26 eV

• 导热系数为 120 W/m•K

• 弹性模量为 440 GPa

• 抗弯强度为 490 MPa

• 可承受高达 2,600°C 的高温

• 热膨胀系数为4.0 x10–6/°C

• 它具有很强的耐腐蚀、耐磨损性能。

碳化硅和半导体

在此之前，一些行业曾使用硅芯片和其他一些先进的陶瓷材料来制造用于电子设备和机器的半导体。由于这些半导体速度慢且容易过热，因此可以将其称为“第一代半导体”。然而，由于它们并非宽带隙半导体，因此整体效率较低，尤其是在对加热温度的高精度要求日益提高的情况下。如今，碳化硅在这些行业中的应用已催生出性能更佳、性能大幅提升的宽带隙半导体。这些现在被称为“第三代半导体”的半导体包含碳化硅芯片和碳化硅晶片。

新兴产业利用碳化硅衬底（芯片和晶圆）来提升这些新生产的宽带隙半导体的性能标准。功率器件的半导体和电子面板中的碳化硅芯片和散热器有助于它们更快地散热。这也使它们足够坚韧，能够承受张力或过载而不会断裂。所有这些都得益于碳化硅的硬度和高导热性。

如今，工程师们在生产中仍然更青睐碳化硅基半导体而非硅。原因何在？因为它们生产成本低，而且与其他材料相比，它们在高温、高机械强度和高应力环境下不会过热或损坏。这些优点源于其优异的热稳定性和硬度。

这些的效率 SiC材料 半导体的性能甚至可以通过掺杂得到改善。掺杂剂包括硼、铝、砷、磷等。

那么，如果不是碳化硅，作为制造商，您会考虑什么其他更好的材料来生产和涂覆这些半导体？没有！让我们进一步探讨碳化硅在新兴产业中的应用。

碳化硅与新兴产业

近年来兴起的许多制造业都在高精度应用中使用碳化硅。这些行业涵盖工程、汽车、电力电子、太阳能、航空航天、磨料以及最近的医疗保健等各个领域。这些行业都需要一种非常稳定、坚韧且性能优异的陶瓷材料，而碳化硅正是如此。例如，机械工程公司需要高强度材料来生产棒材、窑炉内衬、机器转子和密封圈。碳化硅是这些应用的最佳材料，因为在硬度和热稳定性方面，只有金刚石才能胜过它。

汽车行业深知，碳化硅能够提升汽车零部件和发动机的性能。原因何在？正如我们之前提到的，碳化硅非常坚硬；它还非常耐磨，耐腐蚀，并且能够稳定地传导热量和电流，不会造成外部问题。如果您想生产出拥有卓越零部件和功能的优质汽车，这些品质至关重要。

随着新兴汽车行业开始涉足特斯拉等电动汽车的生产，他们需要 SiC 来提高电力转换率、生产碳化硅电池、减小尺寸并在行驶时保持稳定的加速和减速。

太阳能也不例外，该领域的新兴产业如今已开始生产基于碳化硅的高效太阳能逆变器和电池以及功率模块。不间断电源 (UPS) 设备和可再生能源中使用的风力涡轮机都使用了碳化硅。碳化硅有助于降低材料成本和尺寸，同时提高这些太阳能产品的效率。由于碳化硅的使用，太阳能转换率现在至少可达到 95%。这些改进的逆变器在 97.5% 的转换率下，总能量损耗减少了相当于 25%。您可以想象碳化硅在这方面带来的巨大优势。

此外，电力电子技术也利用碳化硅 (SiC) 来生产更高效、更节能的 LED 灯。碳化硅具有更低的温度损失和更佳的电导率，可以延长 LED 灯的使用寿命，甚至提高亮度。这相当于降低了生产成本，并提高了该领域各行各业的产出。

最近的研究表明，碳化硅在所有这些新兴行业中的使用量和应用在全球范围内都呈现飙升态势。按照其增长速度，目前的碳化硅市场（包括半导体、电力电子和其他应用）在2023年的价值将达到140亿至150亿，到2026年，市场规模可能达到140亿至100亿。

新能源和陶瓷领域的投资者正以惊人的速度投资于该领域。由于SiC的巨大潜力，碳化硅供应商如今遍布全球各大洲。不要错过，立即联系我们 GGSCeramics 我们提供适合您应用的顶级碳化硅和烧结碳化硅材料。我们是碳化硅供应商中的佼佼者，您可以放心，我们保证为您提供最优质的产品。

常见问题

碳化硅有什么用途？

除了在高度机械和高应力环境条件下使用碳化硅外，大多数制造商还将其用作生产砂纸、研磨或切割工具和轮子的磨料。

碳化硅生产原料有哪些？

碳化硅生产（通过艾奇逊法）的主要原材料是石油石英（工业硅）和焦炭（碳）。

碳化硅的熔点是多少？

碳化硅没有固定的熔点。不过，你会注意到它在2730°C时开始升华。

结论

现在，你肯定知道“碳化硅的用途是什么？”这个问题的最佳答案了。所以，无论你是新手还是已经进入这个行业，你都知道碳化硅是最好的选择。这 多维陶瓷材料 碳化硅广泛应用于半导体、电力电子和其他多个领域。除了坚硬和热稳定性之外，它还能轻松抵抗危险化学品、高温以及恶劣条件下的磨损，使其成为任何制造商都值得信赖的优质材料。碳化硅如今在全球范围内享有的广泛赞誉和认可实至名归。毫无疑问，它为现在和未来的新兴产业带来了一线希望！