Jakie są różnice między grafitem izotropowym a grafitem silikonizowanym?

1. Właściwości materiałowe i różnice strukturalne

✔ Grafit izotropowy:

●  Zachowanie izotropowe: Jednolite właściwości fizyczne (np. Przewodnictwo termiczne/elektryczne, wytrzymałość mechaniczna) we wszystkich trzech wymiarach (x, y, z), bez zależności kierunkowej.

●  Wysoka czystość i stabilność termiczna: Wyprodukowane za pomocą zaawansowanych procesów, takich jak prasowanie izostatyczne, oferujące ultra niskie poziomy zanieczyszczenia (zawartość popiołu w skali PPM) i zwiększoną wytrzymałość w wysokich temperaturach (do 2000 ° C+).

●  Precyzyjna maszyna: Łatwo wykonane w złożone geometrie, idealne do składników przetwarzania opłat półprzewodników (np. Grzeźby, izolatorów).

Fizyczne właściwości izostatycznego grafitu
Nieruchomość	Jednostka	Typowa wartość
Gęstość luzem	g/cm³	1.83
Twardość	HSD	58
Rezystywność elektryczna	μΩ.m	10
Siła zginania	MPA	47
Siła ściskająca	MPA	103
Wytrzymałość na rozciąganie	MPA	31
Moduł Younga	GPA	11.8
Rozbudowa termiczna (CTE)	10-6K-1	4.6
Przewodność cieplna	W · m-1· K-1	130
Średnia wielkość ziarna	μm	8-10
Porowatość	%	10
Treść popiołu	ppm	≤5 (po oczyszczeniu)

✔ Silikonizowany grafit:

● Wlew krzemowy: Nasycone krzemem, tworząc warstwę kompozytową z węglika krzemu (SIC), znacznie poprawiając oporność na utlenianie i trwałość korozji w ekstremalnych środowiskach.

● Potencjalna anizotropia: Może zachować pewne właściwości kierunkowe z podstawowego grafitu, w zależności od procesu krzemowego.

● Skorygowana przewodność: Zmniejszona przewodność elektryczna w porównaniu doCzysty grafitAle zwiększona trwałość w trudnych warunkach.

Główne parametry silikonizowanego grafitu
Nieruchomość	Typowa wartość
Gęstość	2,4-2,9 g/cm³
Porowatość	<0,5%
Siła ściskająca	> 400 MPA
Siła zginania	> 120 MPA
Przewodność cieplna	120 W/mk
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	4,5 × 10-6
Moduł sprężystości	120 GPA
Siła uderzenia	1,9 kJ/m²
Tarcie smarowane wodą	0.005
Współczynnik suchego tarcia	0.05
Stabilność chemiczna	Różne sole, rozpuszczalniki organiczne, silne kwasy (HF, HCL, H₂SO4, Hno₃)
Długoterminowa stabilna temperatura użytkowania	800 ℃ (atmosfera utleniania) 2300 ℃ (atmosfera obojętna lub próżniowa)
Rezystywność elektryczna	120*10-6Ωm

2. Scenariusze aplikacji

●  Produkcja półprzewodników: Crucible i elementy grzewcze w pojedynczych krystalicznych piecach wzrostu silikonu, wykorzystując jego czystość i jednolity rozkład cieplny.

●  Energia słoneczna: Składniki izolacji termicznej w produkcji komórek fotowoltaicznych (np. Części do pieca próżniowego).

●  Technologia nuklearna: Moderatory lub materiały konstrukcyjne w reaktorach z powodu odporności na promieniowanie i stabilność termiczną.

●  Precyzyjne oprzyrządowanie: Formy do metalurgii proszkowej, korzystając z wysokiej dokładności wymiarów.

●  Środowiska utleniania w wysokiej temperaturze: Komponenty silnika lotniczego, podszewki pieców przemysłowych i inne bogate w tlen, wysoko ogrzewanie zastosowań.

●  Media żrące: Elektrody lub uszczelki w reaktorach chemicznych narażonych na kwasy/alkalis.

●  Technologia baterii: Eksperymentalne zastosowanie w anodach akumulatorów litowo-jonowych w celu poprawy interkalacji litowo-jonowej (nadal zorientowane na R&D).

●  Sprzęt półprzewodnikowy: Elektrody w narzędziach trawienia w osoczu, łączące przewodność z odpornością na korozję.

3. Zalety i ograniczenia wydajności

✔ Izotropowy grafit

Mocne strony:

●  Jednolita wydajność: Eliminuje ryzyko uszkodzenia kierunkowego (np. Pęknięcia naprężeń termicznych).

●  Bardzo wysoka czystość: Zapobiega zanieczyszczeniu w czułe procesy, takie jak wytwarzanie półprzewodników.

●  Odporność na wstrząsy termiczne: Stabilny w szybkim cyklu temperaturowym (np. Reaktory CVD).

Ograniczenia: 

● Wyższe koszty produkcji i rygorystyczne wymagania obróbki.

✔ Silikonizowany grafit

Mocne strony:

●  Odporność na utlenianie: Warstwa SIC blokuje dyfuzję tlenu, przedłużając żywotność w środowiskach oksydacyjnych o wysokim ogrzewaniu.

●  Zwiększona trwałość: Poprawa twardości powierzchni i odporność na zużycie.

●  Bezwładność chemiczna: Doskonała odporność na nośniki korozyjne w porównaniu do standardowego grafitu.

Ograniczenia: 

●  Zmniejszona przewodność elektryczna i wyższa złożoność produkcyjna.

4. Podsumowanie

✔ Grafit izotropowy: 

Dominuje aplikacje wymagające jednolitości i czystości (półprzewodniki, technologia jądrowa).

✔ Silikonizowany grafit: 

Exces w ekstremalnych warunkach (lotnisko, przetwarzanie chemiczne) z powodu trwałości wzmocnionej krzemionem.