Aké sú rozdiely medzi izotropným grafitom a kremíkom?

1. Vlastnosti materiálu a štrukturálne rozdiely

✔ Izotropný grafit:

●  Izotropné správanie: Rovnomerné fyzikálne vlastnosti (napr. Tepelná/elektrická vodivosť, mechanická pevnosť) vo všetkých troch rozmeroch (x, y, z), bez smerovej závislosti.

●  Vysoká čistota a tepelná stabilita: Vyrábané prostredníctvom pokročilých procesov, ako je izostatické lisovanie, ponúka ultra nízku úroveň nečistôt (obsah popola v mierke PPM) a zvýšená pevnosť pri vysokých teplotách (až do 2000 ° C+).

●  Precíznosť: Ľahko sa vyrábajú do zložitých geometrií, ideálne pre komponenty na spracovanie polovodičových oblátok (napr. Ohrievače, izolátory).

Fyzikálne vlastnosti izostatického grafitu
Majetok	Jednotka	Typická hodnota
Objemová hustota	g/cm³	1.83
Tvrdosť	HSD	58
Elektrický odpor	μω.m	10
Ohybová sila	MPA	47
Pevnosť	MPA	103
Pevnosť v ťahu	MPA	31
Youngov modul	GPA	11.8
Tepelná expanzia (CTE)	10-6K-1	4.6
Tepelná vodivosť	W · m-1· K-1	130
Priemerná veľkosť zŕn	μm	8-10
Pórovitosť	%	10
Popolček	ppm	≤5 (po vyčistení)

✔ Kremík:

● infúzia kremíka: Naplnený kremíkom za vzniku kompozitnej vrstvy kremíkového karbidu (SIC), ktorá významne zlepšuje rezistenciu na oxidáciu a trvanlivosť korózie v extrémnych prostrediach.

● Potenciálna anizotropia: Môže si zachovať niektoré smerové vlastnosti zo základného grafitu v závislosti od procesu kremíka.

● Upravená vodivosť: Znížená elektrická vodivosť v porovnaní sčistý grafitale zvýšená trvanlivosť v tvrdých podmienkach.

Hlavné parametre kremíkového grafitu
Majetok	Typická hodnota
Hustota	2,4-2,9 g/cm³
Pórovitosť	<0,5%
Pevnosť	> 400 MPA
Ohybová sila	> 120 MPA
Tepelná vodivosť	120 w/mk
Koeficient tepelnej expanzie	4,5 × 10-6
Elastický modul	120 GPA
Nárazová sila	1,9 kJ/m²
Trenie na vodu	0.005
Koeficient suchého trenia	0.05
Chemická stabilita	Rôzne soli, organické rozpúšťadlá, silné kyseliny (HF, HCI, H₂SO4, Hno₃)
Dlhodobá stabilná teplota použitia	800 ℃ (oxidačná atmosféra) 2300 ℃ (inertná alebo vákuová atmosféra)
Elektrický odpor	120*10-6Ωm

2. Aplikačné scenáre

●  Výroba polovodičov: Krucity a vykurovacie prvky v jednorazových kremíkových rastových peciach, ktoré využívajú jeho čistotu a rovnomerné tepelné rozloženie.

●  Slnečná energia: Tepelné izolačné komponenty vo výrobe fotovoltaických buniek (napr. Časti vákuovej pece).

●  Jadrová technológia: Moderátori alebo štrukturálne materiály v reaktoroch v dôsledku odporu žiarenia a tepelnej stability.

●  Náradie: Formy pre práškovú metalurgiu, ktorá ťaží z vysokej rozmerovej presnosti.

●  Oxidačné prostredie s vysokou teplotou: Komponenty leteckého motora, podšívky priemyselnej pece a ďalšie aplikácie s vysokým obsahom ohrievania kyslíka.

●  Korozívne médiá: Elektródy alebo tesnenia v chemických reaktoroch vystavených kyselinám/alkálii.

●  Batéria: Experimentálne použitie v anódach lítium-iónových batérií na zlepšenie interkalácie lítium-iónov (stále sa zamerané na výskum a D).

●  Polovodičové vybavenie: Elektródy v nástroje leptania plazmy, kombinácia vodivosti s koróznym odporom.

3. Výhody a obmedzenia výkonnosti

✔ Izotropný grafit

Silné stránky:

●  Jednotný výkon: Eliminuje riziká smerového zlyhania (napr. Praskliny tepelného stresu).

●  Ultra vysoká čistota: Zabraňuje kontaminácii v citlivých procesoch, ako je výroba polovodičov.

●  Odpor: Stabilné pri rýchlom teplote cyklovania (napr. Reaktory CVD).

Obmedzenia: 

● Vyššie výrobné náklady a prísne požiadavky na obrábanie.

✔ Silikonizovaný grafit

Silné stránky:

●  Oxidácia: Vrstva SIC blokuje difúziu kyslíka a predlžuje životnosť v oxidačných prostrediach s vysokým poklesom.

●  Vylepšená trvanlivosť: Vylepšená tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebeniu.

●  Chemická inerct: Vynikajúci odpor voči korozívnym médiám vs. štandardného grafitu.

Obmedzenia: 

●  Znížená elektrická vodivosť a vyššia výrobná zložitosť.

4. Zhrnutie

✔ Izotropný grafit: 

Dominuje aplikácie vyžadujúce rovnomernosť a čistotu (polovodiče, jadrová technológia).

✔ Kremík: 

Vyniká v extrémnych podmienkach (letecký priestor, chemické spracovanie) v dôsledku trvanlivosti zvýšenej kremíkom.