Care sunt diferențele dintre grafitul izotrop și grafitul siliconizat?

1. Proprietățile materialului și diferențele structurale

✔ Grafit izotropic:

●  Comportament izotrop: Proprietăți fizice uniforme (de exemplu, conductivitate termică/electrică, rezistență mecanică) în toate cele trei dimensiuni (x, y, z), fără dependență direcțională.

●  Puritate ridicată și stabilitate termică: Fabricat prin procese avansate, cum ar fi presarea izostatică, oferind niveluri de impuritate ultra-scăzute (conținut de cenușă la scala PPM) și rezistență sporită la temperaturi ridicate (până la 2000 ° C+).

●  Machinabilitatea de precizie: Ușor fabricat în geometrii complexe, ideale pentru componente de prelucrare a plafonului semiconductor (de exemplu, încălzitoare, izolatori).

Proprietăți fizice ale grafitului izostatic
Proprietate	Unitate	Valoare tipică
Densitate în vrac	g/cm³	1.83
Duritate	HSD	58
Rezistivitate electrică	μω.m	10
Rezistență la flexie	MPA	47
Rezistență la compresiune	MPA	103
Rezistență la tracțiune	MPA	31
Modulul lui Young	GPA	11.8
Extinderea termică (CTE)	10-6K-1	4.6
Conductivitate termică	W · m-1· K.-1	130
Dimensiunea medie a cerealelor	μm	8-10
Porozitate	%	10
Conținut de cenușă	ppm	≤5 (după purificat)

✔ Grafit siliconizat:

● Infuzie de siliciu: Infuzat cu siliciu pentru a forma un strat compozit de carbură de siliciu (SIC), îmbunătățind semnificativ rezistența la oxidare și durabilitatea coroziunii în medii extreme.

● Anisotropie potențială: Poate păstra unele proprietăți direcționale din grafitul de bază, în funcție de procesul de siliconizare.

● Conductivitate ajustată: Conductivitate electrică redusă în comparație cuGrafit purdar durabilitate sporită în condiții dure.

Parametrii principali ai grafitului siliconizat
Proprietate	Valoare tipică
Densitate	2.4-2.9 g/cm³
Porozitate	<0,5%
Rezistență la compresiune	> 400 MPA
Rezistență la flexie	> 120 MPA
Conductivitate termică	120 W/MK
Coeficient de expansiune termică	4,5 × 10-6
Modul elastic	120 GPA
Puterea impactului	1,9kJ/m²
Fricarea lubrifiată cu apă	0.005
Coeficient de frecare uscat	0.05
Stabilitatea chimică	Diverse săruri, solvenți organici, acizi puternici (HF, HCL, H₂SO4, Hno₃)
Temperatura de utilizare stabilă pe termen lung	800 ℃ (atmosferă de oxidare) 2300 ℃ (atmosferă inertă sau vid)
Rezistivitate electrică	120*10-6Ωm

2. Scenarii de aplicație

●  Fabricarea semiconductorilor: Cruciabile și elemente de încălzire în cuptoarele de creștere a siliciului cu un singur cristal, folosind puritatea și distribuția termică uniformă.

●  Energie solară: Componente de izolare termică în producția de celule fotovoltaice (de exemplu, piese de cuptor în vid).

●  Tehnologia nucleară: Moderatori sau materiale structurale în reactoare datorită rezistenței la radiații și stabilității termice.

●  Instrumente de precizie: Matrițe pentru metalurgia pulberii, beneficiind de o precizie dimensională înaltă.

●  Medii de oxidare la temperatură ridicată: Componente ale motorului aerospațial, garnituri de cuptor industrial și alte aplicații bogate în oxigen, cu căldură ridicată.

●  Media corozivă: Electrozi sau sigilii în reactoarele chimice expuse acizilor/alcalinilor.

●  Tehnologia bateriei: Utilizare experimentală în anodii bateriei cu ioni de litiu pentru a îmbunătăți intercalarea ionilor de litiu (încă orientată în cercetare și dezvoltare).

●  Echipament cu semiconductor: Electrozi în instrumente de gravură cu plasmă, combinând conductivitatea cu rezistența la coroziune.

3.. Avantaje și limitări ale performanței

✔ Grafit izotrop

Puncte forte:

●  Performanță uniformă: Elimină riscurile de insuficiență direcțională (de exemplu, fisuri de tensiune termică).

●  Puritate ultra-înaltă: Previne contaminarea în procese sensibile, cum ar fi fabricarea semiconductorilor.

●  Rezistență la șoc termic: Stabilă sub ciclism rapid la temperatură (de exemplu, reactoare CVD).

Limitări: 

● Costuri de producție mai mari și cerințe stricte de prelucrare.

✔ Grafit siliconizat

Puncte forte:

●  Rezistență la oxidare: Stratul SIC blochează difuzarea oxigenului, extinzând durata de viață în medii oxidative cu căldură ridicată.

●  Durabilitate sporită: Duritatea îmbunătățită a suprafeței și rezistența la uzură.

●  Inertism chimic: Rezistență superioară la media corozivă față de grafit standard.

Limitări: 

●  Reducerea conductivității electrice și complexitatea mai mare a producției.

4. Rezumat

✔ Grafit izotropic: 

Domină aplicațiile care necesită uniformitate și puritate (semiconductori, tehnologie nucleară).

✔ Grafit siliconizat: 

Excelează în condiții extreme (aerospațial, procesare chimică) din cauza durabilității îmbunătățite de siliciu.