ما هي الاختلافات بين الجرافيت المتناسق والجرافيت السيليكون؟

1. خصائص المواد والاختلافات الهيكلية

✔ الجرافيت المتناحية:

●  السلوك الخواص: الخواص الفيزيائية الموحدة (على سبيل المثال ، الموصلية الحرارية/الكهربائية ، القوة الميكانيكية) في جميع الأبعاد الثلاثة (x ، y ، z) ، مع عدم وجود تبعية اتجاهية.

●  عالي النقاء والاستقرار الحراري: تم تصنيعها عبر عمليات متقدمة مثل الضغط المتساوي ، مما يوفر مستويات شوائب منخفضة للغاية (محتوى الرماد عند مقياس PPM) وقوة محسنة في درجات حرارة عالية (حتى 2000 درجة مئوية+).

●  الدقة القابلية للآلات: ملفقة بسهولة في الأشكال الهندسية المعقدة ، مثالية لمكونات معالجة رقاقة أشباه الموصلات (على سبيل المثال ، سخانات ، عوازل).

الخصائص الفيزيائية للجرافيت المتساوي
ملكية	وحدة	القيمة النموذجية
كثافة كبيرة	ز/سم	1.83
صلابة	HSD	58
المقاومة الكهربائية	μΩ.M	10
قوة الانثناء	MPA	47
قوة الضغط	MPA	103
قوة الشد	MPA	31
معامل يونغ	GPA	11.8
التمدد الحراري (CTE)	10-6K-1	4.6
الموصلية الحرارية	ث-1· ك-1	130
متوسط ​​حجم الحبوب	μM	8-10
المسامية	%	10
محتوى الرماد	جزء في المليون	≤5 (بعد تنقية)

✔ الجرافيت السيليكون:

● ضخ السيليكون: مملوءة بالسيليكون لتشكيل طبقة مركبة كربيد السيليكون (SIC) ، مما يؤدي إلى تحسين مقاومة الأكسدة بشكل كبير ومتانة التآكل في البيئات القصوى.

● تباين محتمل: قد تحتفظ ببعض خصائص الاتجاه من الجرافيت الأساسي ، اعتمادًا على عملية السيليكون.

● الموصلية المعدلة: انخفاض الموصلية الكهربائية مقارنة معالجرافيت النقيولكن تعزيز المتانة في الظروف القاسية.

المعلمات الرئيسية للجرافيت السيليكون
ملكية	القيمة النموذجية
كثافة	2.4-2.9 جم/سم
المسامية	<0.5 ٪
قوة الضغط	> 400 ميجا باسكال
قوة الانثناء	> 120 ميجا باسكال
الموصلية الحرارية	120 واط/م
معامل التمدد الحراري	4.5 × 10-6
معامل مرن	120 GPA
قوة التأثير	1.9kj/m²
احتكاك مشحم للماء	0.005
معامل الاحتكاك الجاف	0.05
الاستقرار الكيميائي	أملاح مختلفة ، المذيبات العضوية ، الأحماض القوية (HF ، HCL ، H₂so4، hno₃)
درجة حرارة الاستخدام المستقر على المدى الطويل	800 ℃ (جو الأكسدة) 2300 ℃ (جو خامل أو فراغ)
المقاومة الكهربائية	120*10-6ωm

2. سيناريوهات التطبيق

●  تصنيع أشباه الموصلات: البوتقات وعناصر التدفئة في أفران نمو السيليكون أحادي البلورة ، والاستفادة من نقاءها وتوزيعها الحراري الموحد.

●  طاقة شمسية: مكونات العزل الحراري في إنتاج الخلايا الكهروضوئية (على سبيل المثال ، أجزاء الفرن الفراغ).

●  التكنولوجيا النووية: المشرفون أو المواد الهيكلية في المفاعلات بسبب مقاومة الإشعاع والاستقرار الحراري.

●  الأدوات الدقيقة: قوالب للمعادن المسحوق ، تستفيد من دقة الأبعاد العالية.

●  بيئات أكسدة درجة الحرارة العالية: مكونات محرك الطيران ، وبطانات الفرن الصناعي ، وغيرها من تطبيقات الأوكسين الغنية بالأكسجين.

●  وسائل الإعلام التآكل: الأقطاب الكهربائية أو الأختام في المفاعلات الكيميائية المعرضة للأحماض/القلويات.

●  تكنولوجيا البطارية: الاستخدام التجريبي في أنودات بطارية الليثيوم أيون لتحسين التقاطع الليثيوم أيون (لا يزال يركز على البحث والتطوير).

●  معدات أشباه الموصلات: الأقطاب الكهربائية في أدوات حفر البلازما ، والجمع بين الموصلية ومقاومة التآكل.

3. مزايا الأداء والقيود

graphite الخواص الخواص

نقاط القوة:

●  أداء موحد: يزيل مخاطر الفشل الاتجاهي (على سبيل المثال ، تشققات الإجهاد الحراري).

●  نقاء فائقة عالية: يمنع التلوث في العمليات الحساسة مثل تصنيع أشباه الموصلات.

●  مقاومة الصدمة الحرارية: مستقر تحت درجة الحرارة السريعة الدراجات (على سبيل المثال ، مفاعلات CVD).

القيود: 

● ارتفاع تكاليف الإنتاج ومتطلبات الآلات الصارمة.

✔ الجرافيت السيليكون

نقاط القوة:

●  مقاومة الأكسدة: طبقة SIC تمنع انتشار الأكسجين ، ويمتد العمر في البيئات المؤكسدة عالية الحرارة.

●  تعزيز المتانة: تحسين صلابة السطح وارتداء المقاومة.

●  القصص الكيميائية: مقاومة متفوقة للوسائط المسببة للتآكل مقابل الجرافيت القياسي.

القيود: 

●  انخفاض الموصلية الكهربائية وتعقيد التصنيع الأعلى.

4. ملخص

✔ الجرافيت المتناحية: 

يهيمن على التطبيقات التي تتطلب التوحيد والنقاء (أشباه الموصلات ، التكنولوجيا النووية).

✔ الجرافيت السيليكون: 

يتفوق في الظروف القاسية (الفضاء ، المعالجة الكيميائية) بسبب المتانة المعززة بالسيليكون.