Quali sono le differenze tra grafite isotropica e grafite siliconizzata?

1. Proprietà materiali e differenze strutturali

✔ Grafite isotropica:

●  Comportamento isotropico: Proprietà fisiche uniformi (ad es. Conducibilità termica/elettrica, resistenza meccanica) in tutte e tre le dimensioni (x, y, z), senza dipendenza direzionale.

●  Ad alta purezza e stabilità termica: Prodotto tramite processi avanzati come la pressione isostatica, offrendo livelli di impurità ultra-bassa (contenuto di cenere su scala PPM) e una resistenza avanzata ad alte temperature (fino a 2000 ° C+).

●  Machinabilità di precisione: Facilmente fabbricati in geometrie complesse, ideali per componenti di elaborazione del wafer a semiconduttore (ad esempio riscaldatori, isolanti).

Proprietà fisiche della grafite isostatica
Proprietà	Unità	Valore tipico
Densità di massa	g/cm³	1.83
Durezza	HSD	58
Resistività elettrica	μω.m	10
Forza di flessione	MPA	47
Resistenza a compressione	MPA	103
Resistenza alla trazione	MPA	31
Modulo di Young	GPA	11.8
Espansione termica (CTE)	10-6K-1	4.6
Conducibilità termica	W · m-1· K-1	130
Dimensione media del grano	μm	8-10
Porosità	%	10
Contenuto di cenere	ppm	≤5 (dopo purificato)

✔ Grafite siliconizzata:

● Infusione di silicio: Infuso con silicio per formare uno strato composito in carburo di silicio (SIC), migliorando significativamente la resistenza all'ossidazione e la durata della corrosione in ambienti estremi.

● potenziale anisotropia: Può conservare alcune proprietà direzionali dalla grafite di base, a seconda del processo di siliconizzazione.

● Conducibilità regolata: Conducibilità elettrica ridotta rispetto apura grafitema una maggiore durata in condizioni difficili.

Parametri principali della grafite siliconizzata
Proprietà	Valore tipico
Densità	2.4-2,9 g/cm³
Porosità	<0,5%
Resistenza a compressione	> 400 MPA
Forza di flessione	> 120 MPA
Conducibilità termica	120 W/Mk
Coefficiente di espansione termica	4,5 × 10-6
Modulo elastico	120 GPA
Forza di impatto	1,9kj/m²
Attrito lubrificato con acqua	0.005
Coefficiente di attrito secco	0.05
Stabilità chimica	Vari sali, solventi organici, acidi forti (HF, HCl, H₂SO4, Hno₃)
Temperatura di utilizzo stabile a lungo termine	800 ℃ (atmosfera di ossidazione) 2300 ℃ (atmosfera inerta o sottovuoto)
Resistività elettrica	120*10-6Ωm

2. Scenari di applicazione

●  Produzione di semiconduttori: Crucible ed elementi di riscaldamento in forni di crescita del silicio a cristallo singolo, sfruttando la sua purezza e distribuzione termica uniforme.

●  Energia solare: Componenti di isolamento termico nella produzione di cellule fotovoltaiche (ad es. Parti del forno a vuoto).

●  Tecnologia nucleare: Moderatori o materiali strutturali nei reattori a causa della resistenza alle radiazioni e della stabilità termica.

●  Strumenti di precisione: Stampi per metallurgia in polvere, beneficiando di una precisione ad alta dimensione.

●  Ambienti di ossidazione ad alta temperatura: Componenti del motore aerospaziale, rivestimenti per fornace industriali e altre applicazioni ricche di ossigeno.

●  Media corrosivi: Elettrodi o guarnizioni nei reattori chimici esposti ad acidi/alcali.

●  Tecnologia della batteria: Uso sperimentale negli anodi della batteria agli ioni di litio per migliorare l'intercalazione degli ioni di litio (ancora focalizzato sulla R&D).

●  Attrezzatura a semiconduttore: Elettrodi negli strumenti di attacco al plasma, combinando conducibilità con resistenza alla corrosione.

3. Vantaggi e limitazioni delle prestazioni

✔ grafite isotropica

Punti di forza:

●  Prestazioni uniformi: Elimina i rischi di fallimento direzionale (ad es. Crepe da stress termico).

●  Purezza ultra-alta: Impedisce la contaminazione in processi sensibili come la fabbricazione di semiconduttori.

●  Resistenza agli shock termici: Stabile in un ciclo rapido della temperatura (ad es. Reattori CVD).

Limitazioni: 

● Costi di produzione più elevati e requisiti di lavorazione rigorosi.

✔ Grafite siliconizzata

Punti di forza:

●  Resistenza all'ossidazione: Lo strato SIC blocca la diffusione dell'ossigeno, estendendo la durata della vita in ambienti ossidativi ad alto calore.

●  Durabilità migliorata: Miglioramento della durezza superficiale e resistenza all'usura.

●  Inerzia chimica: Resistenza superiore ai supporti corrosivi rispetto alla grafite standard.

Limitazioni: 

●  Conducibilità elettrica ridotta e una maggiore complessità di produzione.

4. Riepilogo

✔ Grafite isotropica: 

Domina le applicazioni che richiedono uniformità e purezza (semiconduttori, tecnologia nucleare).

✔ Grafite siliconizzata: 

Eccelle in condizioni estreme (aerospaziale, lavorazione chimica) a causa della durata potenziata dal silicio.