【原创】为何碳化硅被称为“千亿风口”?


来源:中国粉体网   山川

[导读]  碳化硅市场有多大呢?

中国粉体网讯  今年以来,各省、地方相继出台第十四个五年规划和二O三五年远景目标纲要等发展规划,其中先进陶瓷被多个省份写入发展规划之中,其中碳化硅及相关材料受到“重点照顾”,这预示着碳化硅产业势必将迎来新一阶段快速发展时期。


 

来源:Pexels


说起近几年最火的材料,碳化硅绝对算是其中一个。碳化硅产业及技术信息铺天盖地,层出不穷,一片火热景象。


 


同时,粉体网编辑注意到,近年来各种涉及到碳化硅的消息几乎都和半导体有关,甚至一些业内人士在未说明应用领域的情况下,只对其在半导体方向的发展应用长篇大论,而对其作为一种优良的陶瓷、耐火、磨削等材料只字不提。虽然碳化硅在传统领域的市场潜力远远没有半导体领域那么大,但不可否认的是,碳化硅材料目前仍是很多传统领域应用性能最佳的材料。可以这么说,目前还没有哪种材料像碳化硅这样在新兴产业领域和传统产业领域都受到如此青睐。


 


应用领域


碳化硅的应用领域主要分为高温应用领域、加热与热交换工业领域、腐蚀环境下的应用、磨削领域、耐磨损机械领域、有色冶金领域、水泥生产领域、过滤领域、国防军工及航空航天领域、光学应用领域、半导体领域的应用、核工业领域等。而具体的应用形式主要包括以下几个方面。


1、结构/功能陶瓷


 


碳化硅陶瓷是一种重要的陶瓷材料,它是从20世纪60年代开始发展起来的,世界各国对其十分重视。除了以下用途外,碳化硅陶瓷在传统产业中的应用也得到进一步的开发,如在水泥生产中代替耐热钢的耐磨衬板等,近十年来得到了飞速发展。


 

轴承球


 

防弹片


 

结构件


 

砂磨机分级轮


2、高级耐火材料


碳化硅耐火材料由于其机械强度高、热传导率大、耐磨损性和耐热震性好、抗渣性和抗氧化性以及部分熔融金属抵抗性强等特征,已被广泛地应用于钢铁、冶金、石油、化学、硅酸盐和航空航天等工业领域,并日益展示出其它耐火材料无法比拟的优点。

 

反应烧结碳化硅横梁,来源:华美精陶


在高档日用陶瓷、卫生瓷、高压电瓷、玻璃等产业中的辊道窑、隧道窑、梭式窑中,通常选用碳化硅陶瓷作为高温窑具材料,如碳化硅横梁适用于工业窑炉中的承重结构架,它高温力学性能优异,抗高温蠕变性好,长期使用不弯曲变形;碳化硅辊棒用于高温烧成带具有良好的导热性能,节约能源消耗的同时不增加窑车重量;碳化硅冷风管用于窑的降温带耐急冷热性能好,其使用寿命是不锈钢管或氧化铝等耐火材料的5~10倍。


 


3、磨料


碳化硅硬度仅次于金刚石和碳化硼,是一种常用的磨料。由于其超硬性能,可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料,广泛应用于机械加工行业。碳化硅主要分为黑碳化硅和绿碳化硅两种。黑碳化硅相对绿碳化硅硬度较低,用来磨硬度较低的材料,如铸铁和非金属材料;绿碳化硅适合磨削硬质合金,光学玻璃、钛合金之类的东西,还有一种立方碳化硅专用于微型轴承的超精磨。

 

碳化硅磨具,来源:山东金蒙新材料股份有限公司


4、第三代半导体材料


 


第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度,更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及更高的抗辐射能力,更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2eV),亦称为高温半导体材料。


 

来源:Pexels


从目前第三代半导体材料和器件的研究来看,较为成熟的是碳化硅和氮化镓半导体材料,且碳化硅技术最为成熟,而氧化锌、金刚石、氮化铝等材料的研究尚属起步阶段。碳化硅正是目前新材料产业中最火的材料。


经预测,碳化硅半导体市场在 2025年将达到 25 亿美元(约合人民币 164.38 亿元)的市场规模。其中新能源汽车行业将是碳化硅市场最大的驱动力,到 2025 年,新能源汽车与充电桩领域的碳化硅市场将达到 17.78 亿美元(约合人民币 116.81 亿元),约占碳化硅半导体市场规模的七成。


可以说,碳化硅已经成为半导体这个千亿市场的风口!


参考来源:

[1]李辰冉等.国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展

[2]刘 坤等.碳化硅微粉的制备及其应用

[3]王家鹏等.碳化硅材料研究现状与应用展望


(中国粉体网编辑整理/山川)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除

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作者:山川

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