介绍

碳化硅陶瓷 碳化硅陶瓷凭借其卓越的硬度和其他优异性能，近年来在汽车行业取得了长足进步。汽车技术和可再生能源的蓬勃发展，使得这些先进陶瓷在全球汽车制造业的应用成为可能。今天的文章将向您展示碳化硅陶瓷在汽车及其他多个行业的优势、独特性能及其应用。我们还将探讨碳化硅半导体在电动汽车 (EV) 中的作用。最后，您将了解碳化硅陶瓷的当前市场趋势。

碳化硅陶瓷的特性

碳化硅陶瓷是由硅和碳化物制成的先进陶瓷材料。它可以是人工合成的碳化硅，也可以是天然的莫桑石。说到碳化硅陶瓷，首先想到的是它卓越的硬度以及耐受极端高温、氧化（生锈）和高温等恶劣条件的能力。值得注意的是，SiC 材料（例如 SiC 晶片和 SiC 陶瓷散热器）具有较宽的带隙，这使得它们比其他材料具有更优异的导热和导电性能。

难怪 汽车行业 碳化硅陶瓷正在迅速应用于汽车、电动汽车、汽车发动机、汽车零部件以及许多其他相关设备的生产中。原因很简单：碳化硅陶瓷材料在各种应用中往往比普通先进陶瓷材料具有更优异的刃口和更高的效率。

碳化硅的一些特性使其在当今的许多行业中得到应用：

• 优良的电和热导体。

• 低密度

• 熔点高达 2,730°C

• 抗压强度和硬度高，仅次于金刚石。

• 低热膨胀。

• 它还具有坚韧的耐刮擦表面。

• 它们具有较宽的带隙，使其成为适用于大功率电子设备和电动汽车的半导体。

• 杨氏模量高于400GPa。

• 对腐蚀和酸等化学物质具有很强的抵抗力。

• 能够承受高达1,300°C的高温。

碳化硅陶瓷对各行业的好处

碳化硅陶瓷对许多行业都有很多有益的好处，例如汽车工业、化学工业、工程公司、冶金工业、塑料工业等。

现在，以下是使用碳化硅陶瓷可以获得的一些好处：

• 它能为您的汽车和重型工业机械提供快速有效的散热方案。这意味着，如果您的汽车使用碳化硅陶瓷材料制造，就不会过热。

• 您的汽车甚至重型工业机械、发动机和备件都利用了 SiC 的抗压硬度和坚韧特性，使其使用寿命更长。

• SiC材料导电性极佳，因此非常适合电动汽车。

• 汽车陶瓷的低摩擦系数使其免受机械应力、磨损和撕裂。

• 由于热膨胀系数较低，您的汽车和设备可以出色地应对热冲击。

• 由于 SiC 材料具有较高的热稳定性和导电性，您可以在高温或不稳定的不利条件和环境中使用这些材料，而不会造成任何热损坏。

• 您可以使用这些碳化硅陶瓷来生产陶瓷工业中的强力指甲油和塑料材料。

• 使用碳化硅晶片和散热器生产大功率电子产品、电动汽车和汽车可以节省成本和时间。

• 碳化硅晶片和芯片可以提高汽车的电力转换率。

• 通过在车载充电器和 DC/DC 转换器中使用 SiC 材料，您的汽车和电动汽车将更高效地管理能源。

• 由于碳化硅晶片可以控制系统，您的手机、电动汽车和现代计算机的速度更快、效率更高。

• 由于汽车陶瓷散热速度快，刹车故障减少。

• 使用 SiC 材料时，由于热量损失和热稳定性的降低，燃料消耗会更少。

• 碳化硅晶片可帮助制造商缩小尺寸并生产轻量化的机器或设备组件。

陶瓷在汽车工业中的应用

近年来，碳化硅陶瓷在汽车行业的应用急剧增长。工程公司希望生产坚固可靠的汽车，主要依赖于这些材料的强度和硬度。活塞顶部、汽车排气管、车门、发动机、零部件、半导体芯片、气缸和窑炉内衬以及进气歧管等设备都使用碳化硅陶瓷。部分应用包括：

发动机和发动机涂层

当发动机能够正常导热且不影响整个系统时，它们就能发挥最佳性能。这是碳化硅等先进陶瓷材料的独特特性。它们拥有卓越的导热性和稳定性，同时又能保持其固有结构。因此，您既可以用它们来涂覆重型发动机和汽车排气管，也可以将它们用于生产这些发动机。

活塞

当你在活塞等汽车陶瓷上涂覆碳化硅时，它将确保改善热反射性能。为什么？因为它可以提高燃料的燃烧频率，并减少碳的积累。

气缸盖

由于陶瓷涂层有助于以更快的速度循环热量，因此排气口和气缸盖的高强度腔室燃烧良好。

活塞裙

耐磨性和耐刮擦性是碳化硅陶瓷材料的主要特性。因此，在发动机缸体和活塞裙部涂覆碳化硅材料后，它们将获得干燥的滑动表面和保护。

进气歧管

在汽车工业中，当使用碳化硅陶瓷材料作为进气歧管涂层时，由于空气和燃料的混合温度较低，热量渗透水平通常会降低。

碳化硅半导体在电动汽车（EV）中的作用

得益于碳化硅电池和碳化硅晶片（半导体），电动汽车如今已成为汽车技术领域的最新热点之一。它们外观小巧、紧凑、轻便，但与普通汽车相比，它们的效率更高，开关速度惊人，功耗更低。碳化硅半导体的独特性能，例如热稳定性、快速有效的散热、稳定的电导率和热导率，使得制造商将其视为设计更小、更简单且更经济的电动汽车的真正选择。电动汽车利用充电电路、碳化硅晶片（作为芯片）、电池或逆变器来确保其正常运行。

据报道，特斯拉于 2017 年为其 Model 3 开辟了新局面，成为第一家生产碳化硅动力传动系统逆变器的电动汽车制造商。

这些逆变器，或者你可能想称之为碳化硅电池，能够快速将电动汽车所拥有的电能转化为驱动电动汽车行驶的动力，从而为电动汽车提供动力。因此，如果没有需要充电的碳化硅电池，电动汽车的车轮就寸步难行。这也是因为这些碳化硅半导体就像一个大脑，控制着电动机、电池组和其他部件之间的电能流动。

您的汽车平均使用约 500-600 半导体芯片, 这会导致产生更多热量。因此，对能够更快、更有效地传导热量的芯片的需求日益增长。碳化硅半导体芯片如今已成为一种非常有用的解决方案，因为它们能够有效地管理产生的热量，并快速消散，而不会对系统造成影响。如今，您看到的新型改进型电动汽车大约有 2,000 个碳化硅半导体芯片。这显然提高了电动汽车的密度、功率和能量转换率，同时也增强了电动汽车的导热性和稳定性。

碳化硅陶瓷的当前市场趋势

目前，碳化硅陶瓷市场规模达12.7万亿美元。这数字相当惊人，对吧？由于需求和市场竞争显著增长，经济学家估计其复合年增长率为5.251万亿美元。此外，预计到2030年至少将达到12.2万亿美元，这进一步证明了该市场近年来发展势头良好。富士电机株式会社和罗姆公司等亚洲公司已成为碳化硅市场的关键参与者。

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常见问题

碳化硅能溶于水吗？

不，它不溶于水，但可溶于熔融的铁和氢氧化钾（KOH）

碳化硅电池和锂离子电池哪个更好？

与普通的锂离子电池类型相比，SiC 电池往往更好，因为它们（碳化硅电池）充电速度更快、使用寿命更长、能量密度更高，这使得它们比同类电池（锂离子电池）更强大。

氮化镓（GaN）与碳化硅（SiC）有何区别？

虽然这两种半导体材料具有相似的特性，但碳化硅的带隙更宽，为 3.4 eV，而氮化镓的带隙为 3.4 eV。

结论

碳化硅陶瓷目前正对全球经济和众多行业产生巨大影响。它彻底改变了汽车行业的面貌，从在低成本高效电动汽车和汽车生产中使用汽车陶瓷，到高性能碳化硅晶片、碳化硅半导体和电池、车载充电器以及改进的活塞涂层的生产。碳化硅陶瓷确实改变了行业格局！