Pênc pîşesaziyên sereke ji bo pêşkeftina pêşerojê ya hilberên seramîk
Pîşesaziya ji bo wesayîtên elektrîkê
Çîn di navbera Çile û Mijdarê de, bi rêzê ve 6,253 mîlyon û 6,067 mîlyon otomobîlên nû yên enerjiyê hilberandin û firot, li gorî hejmarên herî dawî yên Komeleya Hilberînerên Otomobîlan a Chinaînê, li gorî salek ji sedî 100% zêde bû, bi rêjeya 25% bazarê. Li gel mezinbûna çêkirin û firotanê ku di wê demê de ji sûkê pir bihurî, ketina wesayîta enerjiya nû ji% 36 derbas kiriye û her ku diçe zêde dibe. Teknolojiya wesayîta elektrîkê bi domdarî pêş dikeve, ku guheztina sêwiran û materyalên pêkhateyên wê bilez kiriye. Bikaranîna wesayîtên elektrîkê yên enerjiya nû ji ber avantajên performansa wan ên bêhempa bi tevahî materyalên seramîk ên pêşkeftî hembêz kiriye.
Di nav wan de, topên hilgirê nîtrîda silicon HIP û substratên nîtrîda siliconê bi gihandina germahîya bilind serdest in.
01 Topên HIP-ê ji bo Hêlên Silicon Nitride
Hêjmarên motorê yên ji bo wesayîtên enerjiyê yên nû ji ber rêjeyên zivirîna wan ên bilind dema ku li gorî hilgirên standard têne berhev kirin, dendika kêmtir û materyalên berxwedêr ên liberxwedanê kêm hewce dikin. Di hêlînên seramîk ên silicon nitride de, kulîlk di hundurê pergala hilgirtinê de kêmtir germ û kêşanê çêdikin. Bi taybetî, silicon nitride însulatorek elektrîkê ya xwezayî ye ku dikare pêşî li xitimîna elektrîkê ji hilgirtina hilgirtinê bigire, jiyana lubricant û bearingan dirêj bike, û di dawiyê de têkçûna hilgiran çêdike. Ew ji bo karanîna di cûrbecûr sektoran de, tevî otomobîlên elektrîkê, îdeal e.
Hêlên seramîk di serdema ajokarên elektrîkê de her ku diçe cîhê çîçekên pola digirin. Di nav Xiaopeng P7, G9, Weilai ET7, û modelên din de çîçekên topa seramîkî yên îzolekirî yên silicon nitride têne bikar anîn. Mînakî, mîla derencamê ya motora ku ji hêla Tesla ve hatî bikar anîn, çîçekên seramîk, çîçekên seramîk ên hîbrid ên ku ji hêla NSK ve hatine çêkirin, û topên ku ji 50 topên nîtrîdê silicon hatine çêkirin, bikar tîne.
Zêdekirina îsostatî ya germ (HIP) û hilgirtina zexta gazê (GPS) du teknîkên amadekariyê yên herî populer in ji bo silicon nitride topa seramîk. Van her du rêbazan topên seramîk ên ku bi gelemperî di gelek mîhengan de têne bikar anîn didin. Nîtrîda silicon HIP ji nîtrîda silicon GPS kalîteyên mekanîkî yên bilindtir û jiyanek westiyayî dirêjtir peyda dike.
Heya nuha, pargîdaniyên biyanî yên navdar kontrolkirina pişka bazara navneteweyî û rêgeziya pêşkeftinê berdewam dikin, di heman demê de pargîdaniyên Japonî, Ewropî û Amerîkî serdestiya hilberîna hilberên hilgirtina seramîk ên bilind-end didomînin. Di sala 2015-an de li miletê min pargîdaniya Nitride Ceramics Co., Ltd.
Pêşkeftinek girîng di teknolojiyê de ji bo hilberîna girseyî ya topên seramîk ên silicon nitride yên bi isostatîkî yên germ pêk anî, ew kir yekem pargîdanî li Chinaînê ku hilberîna girseyî ya van materyalan damezrand û bi tevahî pargîdaniya sêyemîn, li pişt Toshiba li Japonya û Kustec li Dewletên Yekbûyî. SKF li Swêdê, Timken li DYE, GMN li Almanya û Forsa li Spanyayê di nav wan welatan de ne ku hilberên wê têne şandin. Digel vê yekê, rêbazên berawirdî ji hêla Sinoceramic Jinsheng û yên din ve têne bikar anîn da ku topên hilgirê nîtrîda silicon bi hêzek 1000 MPa çêkin.
02 Substrata seramîkî ya silicon nitride bi gihandina germahiya bilind
Substratên seramîk ên silicon nitride bi giranî di yekîneyên hêzê, amûrên nîvconductor û veguhezkerên wesayîtên elektrîkî yên paqij (EV) û wesayîtên elektrîkî yên hîbrîd (HEV) de têne bikar anîn, û xwedan potansiyelek mezin a bazarê û perspektîfên serîlêdanê ne.
Heya nuha, ji bo karanîna bazirganî ya materyalên substrata seramîk ên silicon nitride nitride silicon nitride 85 W/(m·K) hêza guheztinê ya 650 MPa, hişkiya şkestinê 5-7 MPa·m1/2, û gihandina germê ya 85 W/(m·K) hewce dike. Koma Toshiba, Hitachi Metals, Nippon Electric Chemical, Maruwa, û Nippon Fine Ceramics pargîdaniyên bingehîn in ku xwedan kapasîteya hilberîna girseyî ya substratên seramîk ên silicon nitride bi guheztina germî ya bilind in.
Wekî din, di lêkolîna navxweyî de li ser materyalên substrata seramîk ên silicon nitride hin pêşkeftinek heye. Bi xweşbînkirina rêbaz û proseya sinterkirinê, Enstîtuya Lêkolînê ya Krîstalê ya Hunerî ya Beijing Sinoma Co., Ltd., bi serketî substratek seramîkî ya nîtrîd a siliconê ya bi hêza guheztinê 700-800MPa, hişkiya şkestinê ya ≥8MPa·m1/2, û gerîdeya germî ya ≥80W(m·0KW) bi serfirazî amade kir. Substrata seramîkî ya silicon nitride ya ku ji hêla Pekînê Şaxa Sinoma High-Tech Nitride Ceramics Co., Ltd. ve hatî çêkirin, bi karanîna pêvajoya avêtina kasêtê ve hatî çêkirin xwedan guheztinek germî ya 100 W / (m · K) ye.
Wesayîtên elektrîkê niha ji ber zêdebûna populerbûna wesayîtên enerjiya nû û pêşkeftina îstîxbarata sûnî (AI) nêzikî îstîxbaratê dibin. Hilberînerên otomobîlan jî eleqe nîşanî cûrbecûr materyalên seramîk dane, di nav de materyalên pakkirinê yên lidar, frenên seramîk ên karbonê, MLCC-ya kapasîteya bilind, materyalên germî yên seramîk, hwd.
Çêkirina nîvconductors
Zagona pîşesaziyê ya "yek nifşek teknolojiyê, yek nifşek pêvajoyê, yek nifşek amûr" pîşesaziya nîvconductor birêve dibe, û pêşkeftinên di teknolojiya beşa rast de ji bo nûjenkirin û dubarekirina alavên nîvconductor girîng in. Parçeyên seramîk ên rast di nav wan de materyalên herî nûner in ji bo parçeyên rast ên nîvconductor. Ew di gelek pêvajoyên hilberîna nîvconduktorê yên sereke de têne bikar anîn, di nav de etching, hilweşandina vapora kîmyewî, hilweşandina vapora laşî, û implantasyona ion. di nav yên din de mîna çekên destwerdana mekanîkî, çîpên elektrostatîk, xet, rêlên rêvekirinê, û hilgiran. Ew bi taybetî di hundurê valahiya alavan de, rolên stabilîzekirinê, parastinê, û balê dikişîne.
Hilberîna nîvconductoran Pîşesaziya nîvconductor ji hêla zagona pîşesaziyê ya "yek nifşek teknolojiyê, yek nifşek pêvajoyê, yek nifşek alav" ve tê rêve kirin û pêşkeftinên di teknolojiya beşa rast de ji bo nûjenkirin û dubarekirina makîneyên nîvconductor bingehîn in. Ji hemî materyalên ku ji bo parçeyên rast ên nîvconductor têne bikar anîn, parçeyên seramîk ên rastîn nûnerê herî zêde ne. Ew di nav prosedurên din ên hilberîna nîvconduktorê de di etching, hilweşandina buhara kîmyewî, hilweşandina vapora laşî, û implantasyona ion de têne bikar anîn. wek bearing, xet, rêlên rênîşander, çîpên elektrostatîk, û çekên hilgirtina mekanîk, ku navê çend. Ew wekî veguheztin, parastin û aramkirinê, nemaze di hundurê valahiya amûrê de kar dike.
Pîşesaziya parastina enerjiyê û parastina jîngehê
Di bin rêberiya polîtîkaya neteweyî ya "karbona dualî" de, hemî pîşesazî gav bi gav di rêça teserûfa enerjiyê, kêmkirina karbonê, kêmkirina qirêjiyê û başkirina kargêriyê de pêşve diçin. Di bin vê paşerojê de, pîşesaziya seramîk bi xerckirina enerjiyê û zextên parastina jîngehê re rû bi rû dimîne, lê ew di heman demê de derfetên pêşkeftina nû ji materyalên seramîk re jî tîne.
01 Parzûna seramîk
Ji bo ku li şûna teknolojiya veqetandina parzûnê ya kevneşopî, teknolojiya veqetandina membranê bi membrana seramîk a di bingeha xwe de heya niha di serî de wekî pêvajoyek veqetandinê ya bikêrhatî di pîşesaziya pêvajoyê û qadên dermankirina avê yên taybetî de ji bo veqetandina filtrasyonê, berhevkirin û paqijkirin, û paqijkirin û rakirina nepakiyê tê bikar anîn.
Parzûna daîreya seramîk
Di nav wan de, şilavên di mîhengên tevlihev de dikarin bi karanîna membranên seramîk ên bi performansa bilind werin fîltrekirin, veqetandin û paqij kirin. Berxwedana germahî û zextê ya bilind, aramiya kîmyewî ya bihêz, karbidestiya fîlterkirina bilind, pêbaweriya baş, lêçûnên xebitandinê û lênihêrînê kêm, jiyana karûbarê dirêjkirî, û hevalbendiya jîngehê li seranserê çerxa jiyanê hin taybetmendiyên wan in. Ew bi berfirehî di warên kanalîzasyona şaredariyê de, paqijkirina avê ya belavkirî, paqijkirina ava reş û bîhnxweş, ji nû ve karanîna avê, û paqijkirina ava bermayî ya parka pîşesaziyê de bi berfirehî hate bikar anîn û pêşve xistin. Ew di warê membranên veqetandina seramîk ên bi performansa bilind a navneteweyî de rêgeza pêşkeftinê ya bingehîn e û xwedan perspektîfên bazarê yên berfireh e.
Li gel dermankirina avê, rêveberiya qirêjiya hewayê li miletê min jî li ber çavan e. Katalîzatora nano-denitrification pergala oksîda erd-metalê ya nadir a hawîrdorê li ser materyalê membrana pêkhatî ya fîbera seramîk wekî laşê piştgirî tê barkirin da ku parzûna fîberê ya germahîya bilind ji bo denitrkirin û rakirina tozê biafirîne, hêmanek parzûnê bi fonksiyonên denîtrkirina yekbûyî û rakirina tozê ku dikare di bin şert û mercên germahiya bilind de bigihîje paqijkirina rasterast a gazê.
02 Airgel
Pêşveçûna berfireh a kesk û kêm-karbon a aerogel, materyalek super îzolekirinê, ji bo mezinbûna sektora hewayê potansiyela heya nuha nedîtî afirandiye. Teknolojiya nû ya airgel tê pêşbînîkirin ku bi mezinbûna hilberîna kesk re were yek kirin da ku bêtir serîlêdanên hilberên nû li gorî meyla pîşesaziyên kesk ên ku zûtir pêşve diçin biafirînin.
Airgel xwedan tîrêjek pir kêm, poroziya pir-bilind, îndeksa refraksiyonê ya kêm, gihandina germa kêm, impedansa acoustîk kêm û taybetmendiyên din ên ku materyalên hişk ên gelemperî tune ne hene. Van taybetmendiyan dihêle ku ew di warên însulasyona germî, biyolojî, însulasyona deng, adsorption, hwd de xwedî perspektîfên serîlêdanê yên mezin be, û potansiyela daxwaza bazarê pir mezin e.
Pîşesaziya biyomedicine
Her ku civak pêş dikeve û jiyana mirovan baştir dibe, dê hîn bêtir û bêtir implant û organên sûnî di warên dermankirinê de werin bikar anîn. Di miletê min de, metalên mîna polayê zengarnegir û aligirên kobaltê ji ber taybetmendiyên wan ên mekanîkî û kontrolê yên bilind, demek dirêj ji bo saxkirin û tamîrkirina ortopedîkî têne bikar anîn; lêbelê, biyolojiya wan kêm e. Ji ber vê yekê, bazar û lêkolîna ji bo materyalên xêzkirinê an bioceramicên ku saxlemtir û lihevhatî ne bi lez berfireh dibin.
Ji ber hişkiya şikestî û berxwedana xwe ya awarte, seramîkên bijîjkî yên mîna Al2O3, ZrO2, ZTA, Si3N4, û materyalên seramîk ên pêkhatî yên têkildar bi gelemperî di protezên ku bargiraniya emeliyatê, implantên diranan, cîgirên hestî, hwd de têne bikar anîn. ji ber seramîkên camê. Di nav van de, nîtrîda silicon bandora bakterîkujî û taybetmendiyên xwe-lûbrîkkirinê bi hev re dike, û implanta wê xwedan aramiya biyolojîkî ya dirêj-domdar e.
Di sala 2022-an de, mezinahiya bazara gerdûnî ya materyalên seramîk ên bijîjkî bi qasî 15 mîlyar dolar dolar tê pêşbînîkirin. Di sala 2022-an de, bazara materyalên seramîk ên bijîjkî li Chinaînê tê payîn ku bi qasî 4.5 mîlyar dolarê Amerîkî be. Ji wan, seramîkên alumina piraniyê (nêzîkî 60%) pêk tînin. Seramîkên silicon nitride ji bo implantên ortopedîk têne xebitandin, dema ku seramîkên zirconia di serî de di diranan de têne bikar anîn.
Sektora hewavaniyê
Seramîk bi domdarî ji bo performansa xwe ya awarte di gelek rewşên serîlêdanê yên dijwar de radiwestin. Pîşesaziya leşkerî û asmanî du ji wan bazarên serîlêdanê yên herî jêhatî yên ji bo seramîkên pêşkeftî ne. "Berxwedana germahiya bilind" û "dizî" di pîşesaziya hewavaniyê de du xetên pêşkeftina seramîk ên bingehîn in.
Nifşa nû ya motorên hewavaniya leşkerî hewcedariya zêde bi materyalên avahîsaziyê yên nû yên berxwedêr ên germahiya bilind heye ji ber ku potansiyela krîstalên yekbûyî, pêlên astengiya germî, û sarbûna hewaya çalak hêdî hêdî kêm dibe. SiC / SiC-CMC ji bo materyalên avahîsaz ên berxwedêr ên germahiya bilind wekî yek ji vebijarkên herî pêşîn derketiye holê. SiC/SiC-CMC bi fîbera karbîd a silicon bi beşekî mezin tê xurtkirin û hişk kirin. Ji bo SiC/SiC-CMC madeya xav a herî girîng fîbera karbîd a silicon e, ku xwedan berxwedana germahiyê ya ji 1200 ° C ye û di pêşbaziyek lêkolînê de bala hêzên hewayî kişandiye.
Bi gelemperî ji navgînek vegirtinê (vekêşker) û materyalek matrixê (carinan wekî binder tê zanîn) pêk tê, materyalên vegirtinê di nav materyalên dizî yên herî girîng de ne. Silicon carbide malzemeya bingehîn e ku ji bo afirandina materyalên seramîk ên veguhezker ên pir-band tê bikar anîn; nanoparçeyên seramîk ên înorganîk û materyalên polîmer ên înorganîk bi hev re tevdigerin û malzemeyên dizî yên infrasor ên seramîkî, celebek xêzkirinê, pêk tînin. Ji bo ku hilberandina pêla elektromagnetîk a bibandor a fireh were hilberandin, nanoparçeyên seramîk ên înorganîk di matrixek polîmera înorganîk de bi rengek yekgirtî têne belav kirin û bi baldarî têne kontrol kirin.