新型导电型陶瓷研究报告(概论)
一般意义上的陶瓷材料与导电性是互不相干的,甚至更像是一对水火不容的冤家对头。陶瓷材料一般具有极高的绝缘性,所以在很多电气设施方面有着广泛的应用,如高压绝缘环、绝缘衬板、各种接线端子绝缘套等。
传统的导电材料如铁、铝、铜、银、金、铂等无一例外都是金属,这是其天生的性质所决定的,金属导体应用于世界上99%的电气领域。而随着科技的日益发展和新材料领域的不断拓宽,传统的金属导体的局限性也日渐显现,如超高温环境、高腐蚀环境、耐超高电压击穿环境等。在这些领域内,金属导体并非不可使用,而是要以牺牲寿命为代价,这无疑增加了使用者成本。举个例子,单晶硅或多晶硅冶炼炉所使用的电极棒需要连续工作在1600摄氏度以上,这个温度下传统的金属导体已经被融化。又或者在一些电解行业,由于加热环境中可能存在各种腐蚀性气体或液体,金属导体不但要面对高温的挑战,更要面对腐蚀性物质的侵袭,对电极的损坏是极为严重的。
以硅冶炼行业为例,为了解决电极高温融化问题,很多企业将电极材料选为石墨,虽然短时间内解决了融化问题,但石墨在有氧环境中600度以上就开始出现氧化,其本身的灰化效应会对各类高纯度硅产品造成不可逆的污染,这是比电极融化更严重的问题。
为了解决这些问题,人们开始研究将陶瓷材料与导电性进行结合,寻找一种更为优良的金属导电体的替代品。
目前市面上已经出现了类似产品,其主要原理是在传统的氧化铝陶瓷材料表面涂上一层金属涂层,以陶瓷为骨架,涂层为导体,实现部分导电性。由于这种导电陶瓷是利用表面的一层金属物质进行导电,不可避免的会产生的严重的“集肤效应”(不了解的同学请自行百度),其导电效率和寿命是相对较低的,很难进行大规模推广。
众所周知,无压烧结碳化硅陶瓷材料具备极高的耐温性和耐腐蚀性,其化学稳定性在各种材料中是极具优势的。如果能将无压碳化硅陶瓷通过特殊工艺改进,使之保留原有优势的同时也能用于导电领域,这是否可行呢?答案是肯定的。
云顶国际公司通过不断的技术攻关,现已研发成功一种新型的可导电陶瓷材料。新材料以碳化硅为基体,通过特殊工艺将碳原子晶体以链式结构均匀分布在碳化硅基体内部,以碳化硼为稳定元素,保证碳原子晶体链不会被碳化硅分子所隔断,保证链完整,从而实现了良好的导电性。
这种材料不同于普通的涂覆类材料,是通体可导电。该材料体积密度保持在3.06以上,具备良好的机械性能和化学稳定性,有氧环境中耐高温度可达1700度以上,耐腐蚀、耐摩擦,几乎无灰化,不会造成二次污染。
这一新材料目前正在国内多家大型硅冶炼企业进行产品试验并已获得初步认可,相信在不远的将来,这一新材料将会得到大规模应用,不单是硅冶炼行业,其他行业如有色金属冶炼、电解等行业均会出现该新材料的身影。
山东云顶国际新材料有限公司致力于各种新材料的研发,以技术创新和产品研发为企业注入生命力,为各类特殊领域材料应用提供合理、科学的解决方案,助力中国新材料行业进步。
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