تفاوت بین گرافیت ایزوتروپیک و گرافیت سیلیکونیزه چیست؟

1. خصوصیات مواد و تفاوت های ساختاری

✔ گرافیت ایزوتروپیک:

●  رفتار ایزوتروپیک: خصوصیات فیزیکی یکنواخت (به عنوان مثال ، هدایت حرارتی/الکتریکی ، استحکام مکانیکی) در هر سه بعد (x ، y ، z) ، بدون وابستگی جهت.

●  پاکی بالا و پایداری حرارتی: تولید شده از طریق فرآیندهای پیشرفته مانند فشار ایزوستاتیک ، ارائه سطح ناخالصی فوق العاده کم (محتوای خاکستر در مقیاس PPM) و قدرت افزایش یافته در دماهای بالا (تا 2000 درجه سانتیگراد+).

●  ماشینکاری دقیق: به راحتی در هندسه های پیچیده ساخته شده ، ایده آل برای اجزای پردازش ویفر نیمه هادی (به عنوان مثال ، بخاری ، عایق).

خصوصیات فیزیکی گرافیت ایزوستاتیک
دارایی	واحد	ارزش معمولی
تراکم فله	g/cm³	1.83
سختی	HSD	58
مقاومت الکتریکی	μΩ.m	10
قدرت انعطاف پذیری	MPA	47
قدرت فشاری	MPA	103
استحکام کششی	MPA	31
مدول جوان	معدل	11.8
انبساط حرارتی (CTE)	10-6K-1	4.6
هدایت حرارتی	w · m-1· k-1	130
اندازه دانه متوسط	μM	8-10
تخلخل	%	10
محتوای خاکستر	PPM	≤5 (پس از خالص)

✔ گرافیت سیلیکون شده:

inffusion سیلیکون: برای تشکیل یک لایه کامپوزیت کاربید سیلیکون (SIC) با سیلیکون تزریق شده ، به طور قابل توجهی مقاومت به اکسیداسیون و دوام خوردگی در محیط های شدید را بهبود می بخشد.

is ناهمسانگردی بالقوه: بسته به فرآیند سیلیکونیزاسیون ممکن است برخی از خصوصیات جهت را از گرافیت پایه حفظ کند.

ard هدایت تنظیم شده: کاهش هدایت الکتریکی در مقایسه باگرافیت خالصاما دوام افزایش یافته در شرایط سخت.

پارامترهای اصلی گرافیت سیلیکونیزه شده
دارایی	ارزش معمولی
تراکم	2.4-2.9 گرم در سانتی متر مربع
تخلخل	<0.5 ٪
قدرت فشاری	> 400 MPA
قدرت انعطاف پذیری	> 120 MPA
هدایت حرارتی	120 w/mk
ضریب انبساط حرارتی	4.5 × 10-6
مدول الاستیک	120 GPA
قدرت ضربه	1.9kJ/m²
اصطکاک روغن کاری شده	0.005
ضریب اصطکاک خشک	0.05
ثبات شیمیایی	نمک های مختلف ، حلال های ارگانیک ، اسیدهای قوی (HF ، HCl ، H₂SO4، hno₃)
دمای استفاده پایدار طولانی مدت	800 ℃ (جو اکسیداسیون) 2300 ℃ (جو بی اثر یا خلاء)
مقاومت الکتریکی	120*10-6ωm

2 سناریوهای برنامه

●  تولید نیمه هادی: صلیب و عناصر گرمایشی در کوره های رشد سیلیکون تک کریستالی ، با استفاده از خلوص و توزیع حرارتی یکنواخت آن.

●  انرژی خورشیدی: اجزای عایق حرارتی در تولید سلول فتوولتائیک (به عنوان مثال ، قطعات کوره خلاء).

●  فناوری هسته ای: تعدیل کنندگان یا مواد ساختاری در راکتورها به دلیل مقاومت در برابر تابش و ثبات حرارتی.

●  ابزار دقیق: قالب برای متالورژی پودر ، از دقت ابعادی بالا بهره مند می شود.

●  محیط های اکسیداسیون درجه حرارت بالا: اجزای موتور هوافضا ، پوشش های کوره صنعتی و سایر برنامه های غنی از اکسیژن و گرمای بالا.

●  رسانه خورنده: الکترودها یا مهر و موم در راکتورهای شیمیایی در معرض اسیدها/قلیایی.

●  فناوری باتری: استفاده آزمایشی در آند باتری لیتیوم یون برای بهبود متقابل لیتیوم یون (هنوز هم متمرکز بر تحقیق و توسعه).

●  تجهیزات نیمه هادی: الکترودها در ابزارهای اچینگ پلاسما ، ترکیب هدایت با مقاومت در برابر خوردگی.

3. مزایا و محدودیت های عملکرد

✔ گرافیت ایزوتروپیک

نقاط قوت:

●  عملکرد یکنواخت: خطرات نارسایی جهت را از بین می برد (به عنوان مثال ، ترک های استرس حرارتی).

●  خلوص فوق العاده بلند: از آلودگی در فرآیندهای حساس مانند ساخت نیمه هادی جلوگیری می کند.

●  مقاومت در برابر شوک حرارتی: در زیر دوچرخه سواری سریع دمای پایدار (به عنوان مثال ، راکتورهای CVD).

محدودیت ها: 

هزینه های تولید بالاتر و الزامات دقیق ماشینکاری.

✔ گرافیت سیلیکونیزه شده

نقاط قوت:

●  مقاومت در برابر اکسیداسیون: لایه SIC انتشار اکسیژن را مسدود می کند و طول عمر در محیط های اکسیداتیو گرم را افزایش می دهد.

●  دوام پیشرفته: بهبود سختی سطح و مقاومت در برابر سایش.

●  عدم ابعاد شیمیایی: مقاومت برتر در برابر رسانه های خورنده در مقابل گرافیت استاندارد.

محدودیت ها: 

●  کاهش هدایت الکتریکی و پیچیدگی تولید بالاتر.

4 خلاصه

✔ گرافیت ایزوتروپیک: 

حاکم بر برنامه هایی است که نیاز به یکنواختی و خلوص دارند (نیمه هادی ها ، فناوری هسته ای).

✔ گرافیت سیلیکون شده: 

در شرایط شدید (هوافضا ، پردازش شیمیایی) به دلیل دوام افزایش یافته سیلیکون.