Apakah perbezaan antara grafit isotropik dan grafit silikon?

1. Ciri -ciri Bahan dan Perbezaan Struktural

✔ Grafit isotropik:

●  Tingkah laku isotropik: Sifat fizikal seragam (mis., Kekonduksian termal/elektrik, kekuatan mekanikal) dalam ketiga -tiga dimensi (x, y, z), tanpa pergantungan arah.

●  Kesucian & kestabilan terma tinggi: Dikeluarkan melalui proses canggih seperti menekan isostatik, menawarkan tahap kekotoran ultra-rendah (kandungan abu pada skala PPM) dan peningkatan kekuatan pada suhu tinggi (sehingga 2000 ° C+).

●  Kebolehkerjaan ketepatan: Mudah dibuat ke dalam geometri kompleks, sesuai untuk komponen pemprosesan wafer semikonduktor (mis., Pemanas, penebat).

Sifat fizikal grafit isostatik
Harta	Unit	Nilai tipikal
Ketumpatan pukal	g/cm³	1.83
Kekerasan	HSD	58
Resistiviti elektrik	μΩ.m	10
Kekuatan lentur	MPA	47
Kekuatan mampatan	MPA	103
Kekuatan tegangan	MPA	31
Modulus Young	GPA	11.8
Pengembangan terma (CTE)	10-6K-1	4.6
Kekonduksian terma	W · m-1· K-1	130
Saiz bijian purata	μm	8-10
Keliangan	%	10
Kandungan abu	ppm	≤5 (selepas disucikan)

✔ Grafit silikon:

● Infusi silikon: Dilancarkan dengan silikon untuk membentuk lapisan komposit silikon karbida (sic), meningkatkan ketahanan pengoksidaan dan ketahanan kakisan dalam persekitaran yang melampau.

● Potensi anisotropi: Boleh mengekalkan beberapa sifat arah dari grafit asas, bergantung kepada proses silikonisasi.

● Kekonduksian yang diselaraskan: Dikurangkan kekonduksian elektrik berbanding dengangrafit tulentetapi meningkatkan ketahanan dalam keadaan yang keras.

Parameter utama grafit silikon
Harta	Nilai tipikal
Ketumpatan	2.4-2.9 g/cm³
Keliangan	<0.5%
Kekuatan mampatan	> 400 MPA
Kekuatan lentur	> 120 MPA
Kekonduksian terma	120 w/mk
Pekali pengembangan haba	4.5 × 10-6
Modulus elastik	120 GPA
Kekuatan kesan	1.9KJ/m²
Geseran pelincir air	0.005
Pekali geseran kering	0.05
Kestabilan kimia	Pelbagai garam, pelarut organik, Asid kuat (HF, HCL, H₂SO4, Hno₃)
Suhu penggunaan stabil jangka panjang	800 ℃ (suasana pengoksidaan) 2300 ℃ (suasana lengai atau vakum)
Resistiviti elektrik	120*10-6Ωm

2. Senario Aplikasi

●  Pembuatan Semikonduktor: Crucibles dan unsur-unsur pemanasan dalam relau pertumbuhan silikon tunggal kristal, memanfaatkan kemurnian dan pengedaran haba seragamnya.

●  Tenaga solar: Komponen penebat haba dalam pengeluaran sel fotovoltaik (mis., Bahagian relau vakum).

●  Teknologi nuklear: Moderator atau bahan struktur dalam reaktor akibat rintangan radiasi dan kestabilan terma.

●  Alat ketepatan: Acuan untuk metalurgi serbuk, mendapat manfaat daripada ketepatan dimensi tinggi.

●  Persekitaran pengoksidaan suhu tinggi: Komponen enjin aeroangkasa, lapisan relau perindustrian, dan aplikasi yang kaya dengan oksigen yang kaya dengan oksigen.

●  Media yang menghakis: Elektrod atau meterai dalam reaktor kimia yang terdedah kepada asid/alkali.

●  Teknologi Bateri: Penggunaan eksperimen dalam anod bateri lithium-ion untuk meningkatkan interkalasi lithium-ion (masih R & D fokus).

●  Peralatan semikonduktor: Elektrod dalam alat etsa plasma, menggabungkan kekonduksian dengan rintangan kakisan.

3. Kelebihan dan batasan prestasi

✔ grafit isotropik

Kekuatan:

●  Prestasi seragam: Menghapuskan risiko kegagalan arah (mis., Keretakan tegasan terma).

●  Kesucian ultra tinggi: Mencegah pencemaran dalam proses sensitif seperti fabrikasi semikonduktor.

●  Rintangan kejutan terma: Stabil di bawah berbasikal suhu cepat (mis., Reaktor CVD).

Batasan: 

● Kos pengeluaran yang lebih tinggi dan keperluan pemesinan yang ketat.

✔ grafit silikon

Kekuatan:

●  Rintangan pengoksidaan: Lapisan SIC menyekat penyebaran oksigen, memanjangkan jangka hayat dalam persekitaran oksidatif panas.

●  Ketahanan yang dipertingkatkan: Kekerasan permukaan yang lebih baik dan rintangan pakai.

●  Kekurangan kimia: Rintangan unggul kepada media menghakis vs grafit standard.

Batasan: 

●  Mengurangkan kekonduksian elektrik dan kerumitan pembuatan yang lebih tinggi.

4. Ringkasan

✔ Grafit isotropik: 

Menguasai aplikasi yang memerlukan keseragaman dan kesucian (semikonduktor, teknologi nuklear).

✔ Grafit silikon: 

Excels dalam keadaan yang melampau (aeroangkasa, pemprosesan kimia) disebabkan oleh ketahanan silikon yang dipertingkatkan.