Jaké jsou rozdíly mezi izotropním grafitem a silikonizovaným grafitem?

1. Vlastnosti materiálu a strukturální rozdíly

✔ Izotropní grafit:

●  Izotropní chování: Jednotné fyzikální vlastnosti (např. Tepelná/elektrická vodivost, mechanická pevnost) ve všech třech rozměrech (x, y, z), bez směrové závislosti.

●  Vysoká čistota a tepelná stabilita: Vyráběné prostřednictvím pokročilých procesů, jako je izostatické lisování, nabízí ultra nízké úrovně nečistot (obsah popela v ppm stupnici) a zvýšenou pevnost při vysokých teplotách (až 2000 ° C+).

●  Přesnost machinability: Snadno vyrobené do složitých geometrií, ideální pro komponenty zpracování polovodičů (např. Ohřívače, izolátory).

Fyzikální vlastnosti isostatického grafitu
Vlastnictví	Jednotka	Typická hodnota
Hromadná hustota	g/cm³	1.83
Tvrdost	HSD	58
Elektrický odpor	μΩ.m	10
Síla ohybu	MPA	47
Síla tlaku	MPA	103
Pevnost v tahu	MPA	31
Youngův modul	GPA	11.8
Tepelná roztažení (CTE)	10-6K-1	4.6
Tepelná vodivost	W · m-1· K.-1	130
Průměrná velikost zrna	μm	8-10
Pórovitost	%	10
Obsah popela	PPM	≤ 5 (po očištění)

✔ Silikonizovaný grafit:

● Infuze křemíku: Naplněno křemíkem za vzniku kompozitní vrstvy karbidu křemíku (SIC), což výrazně zlepšilo oxidační odolnost a odolnost proti korozi v extrémním prostředí.

● Potenciální anizotropie: Může si zachovat některé směrové vlastnosti ze základního grafitu v závislosti na silikonizačním procesu.

● Upravená vodivost: Snížená elektrická vodivost ve srovnání sČistý grafitale zvýšená trvanlivost v drsných podmínkách.

Hlavní parametry silikonizovaného grafitu
Vlastnictví	Typická hodnota
Hustota	2.4-2,9 g/cm³
Pórovitost	<0,5%
Síla tlaku	> 400 MPA
Síla ohybu	> 120 MPA
Tepelná vodivost	120 w/mk
Koeficient tepelné roztažnosti	4,5 × 10-6
Elastický modul	120 GPA
Síla dopadu	1,9Kj/m²
Voda mazání tření	0.005
Koeficient suchého tření	0.05
Chemická stabilita	Různé soli, organická rozpouštědla, Silné kyseliny (HF, HCI, H₂SO4, Hno₃)
Dlouhodobá teplota použití	800 ℃ (oxidační atmosféra) 2300 ℃ (inertní nebo vakuová atmosféra)
Elektrický odpor	120*10-6Ωm

2. scénáře aplikací

●  Polovodičová výroba: Kloubky a topné prvky v jednokrystalickém růstovém pece na křemíku, využívající jeho čistotu a jednotné tepelné distribuce.

●  Sluneční energie: Složky tepelné izolace ve produkci fotovoltaických buněk (např. Části vakuové pece).

●  Jaderná technologie: Moderátoři nebo strukturální materiály v reaktorech v důsledku odolnosti proti záření a tepelné stabilitě.

●  Přesné nástroje: Formy pro metalurgii prášku, těžit z vysoké rozměrové přesnosti.

●  Oxidační prostředí s vysokou teplotou: Komponenty motoru leteckých, průmyslových obložení a další aplikace bohaté na kyslík bohaté na kyslík.

●  Korozivní média: Elektrody nebo těsnění v chemických reaktorech vystavených kyselinám/alkális.

●  Technologie baterie: Experimentální použití v anodách lithium-iontových baterií ke zlepšení lithium-iontové interkalace (stále zaměřené na R&D).

●  Polovodičové vybavení: Elektrody v plazmových leptacích nástrojích, kombinující vodivost s odolností proti korozi.

3. výhody a omezení výkonu

✔ Izotropní grafit

Silné stránky:

●  Jednotný výkon: Eliminuje rizika směru selhání (např. Trhliny tepelného napětí).

●  Ultra vysoká čistota: Zabraňuje kontaminaci v citlivých procesech, jako je výroba polovodičů.

●  Odolnost tepelného nárazu: Stabilní při rychlé teplotě cyklování (např. CVD reaktory).

Omezení: 

● Vyšší výrobní náklady a přísné požadavky na obrábění.

✔ Silikonizovaný grafit

Silné stránky:

●  Oxidační odolnost: SIC vrstva blokuje difúzi kyslíku a prodlouží životnost v oxidačním prostředí s vysokým zařízením.

●  Zvýšená trvanlivost: Vylepšená odolnost proti povrchu a odolnost proti opotřebení.

●  Chemická inertnost: Vynikající odolnost vůči korozivním médiím vs. standardní grafit.

Omezení: 

●  Snížená elektrická vodivost a vyšší složitost výroby.

4. shrnutí

✔ Izotropní grafit: 

Dominuje aplikacím vyžadujícím uniformitu a čistotu (polovodiče, jaderná technologie).

✔ Silikonizovaný grafit: 

Vyniká v extrémních podmínkách (Aerospace, Chemical Processing) v důsledku trvanlivosti zesílení křemíku.