中國粉體網訊 今年發布的“‘十四五’規劃和2035年遠景目標綱要”提出，我國將加速推動以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體新材料新技術產業化進程，催生一批高速成長的新材料企業。
碳化硅材料由于其較高的彈性模量、適中的密度、較小的熱膨脹系數、較高的導熱系數、耐熱沖擊性、高的比剛度、高度的尺寸穩定性及熱性能與機械性能的各向同性等一系列優良的物理性質，受到越來越多的重視，普遍用于陶瓷球軸承、閥門、半導體材料、陀螺、測量儀、航空航天等領域，已經成為一種在很多工業領域不可替代的材料。
碳化硅微粉
碳化硅結構特點及理化性能
SiC是一種天然超晶格，又是一種典型的同質多型體。由于Si與C雙原子層堆積序列的差異會導致不同的晶體結構，因此SiC有著超過200種（目前已知）同質多型族，最被人熟知的便是立方密排的3C-SiC和六方密排的2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC。碳化硅具有優良的物理和化學性能。
1、力學性能
高硬度（克氏硬度為3000kg/mm2），可以切割紅寶石；高耐磨性，僅次于金剛石。
2、熱學性能
熱導率超過金屬銅，是Si的3倍，是GaAs的8～10倍，散熱性能好，對于大功率器件非常重要。SiC的熱穩定性較高，在常壓下不可能熔化SiC。
3、化學性能
耐腐蝕性非常強，室溫下幾乎可以抵抗任何已知的腐蝕劑。SiC表面易氧化生成SiO2薄層，能防止其進一步氧化，在高于1700℃時，這層氧化膜熔化并迅速發生氧化反應。
4、電學性能
4H-SiC和6H-SiC帶隙約是Si的3倍，是GaAs的2倍；其擊穿電場強度高于Si一個數量級，飽和電子漂移速度是Si的2.5倍。4H-SiC的帶隙比6H-SiC更寬。下表為幾種半導體材料特性比較。
碳化硅材料應用簡述
由于其具有高擊穿場強、高鍵能、高飽和電子漂移速率，導熱導電性能好等特點，被廣泛應用于航空航天、國防、有色冶金、電催化等各個領域。碳化硅在眾多領域的應用大多是它的五類產品的應用體現，即先進陶瓷、耐火材料、磨料磨具、半導體器件及冶金原料。
在電動汽車領域，碳化硅可作為電動汽車中充電模塊和電動模塊中的重要材料，具有簡化供電網絡系統、提高供電頻率、降低器件升溫、縮小器件體積，提高效率等優良作用。
在新型顯示器方面，碳化硅單晶可用于LED器件的制作，具有如高亮度，高壽命，高顯色指數，低能耗等優點。并且相比于藍寶石基LED，碳化硅LED設備可使成本降低一半左右，導熱能力大大提高，因此對于節能減排具有重大意義。
在電催化方面，碳化硅材料可代替鉑作為燃料電池的新型催化劑，由于其穩定性高所以可用作高穩定的催化劑，但同時碳化硅在可控性可操作性方面的研究有待進一步加強。
在航空航天、國防領域，碳化硅是制備航空發動機的重要材料。推重比一直是制約航空發動機發展的重要瓶頸，若使推重比達到12及以上，那么必須加入非金屬材料，CMC-SiC具有耐高溫、高韌性、不易腐蝕、比重小、在高溫下強度高、抗震性好等優點。CMC-SiC復合材料由于其良好的抗氧化、耐高溫和良好的吸收雷達波的特性，被應用于發動機的噴管部件；在發動機燃燒室中采用CMC-SiC對于提高材料耐高溫性能和減輕結構質量具有重要意義。此外，碳化硅還是一種非常重要的防彈材料，在防彈制品及裝甲方面應用廣泛。
防彈片
有色冶金方面，在傳統冶金領域由于其在高溫下力學性能好、抗腐蝕性強可作為耐火材料應用于蒸餾爐、精餾爐、電解槽等冶金設備的襯里材料；同時由于其耐磨性能好、硬度高可作為耐磨材料應用于裝置噴嘴等結構。在新應用方面，由于濕法冶金應用領域的不斷擴展，高溫、高酸堿性環境成為了新的技術難題，利用碳化硅材料高耐磨性防腐蝕性強的特點加以特定的涂層，可應用于攪拌器主軸及槳葉中，和管道中的熱交換組件。
在磨削加工方面，碳化硅有黑色碳化硅和綠色碳化硅兩個常用的基本品種，都屬α-SiC。黑色碳化硅含SiC約95%（w），其韌性高于綠色碳化硅，大多用于加工抗張強度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。綠色碳化硅含SiC約97%（w）以上，自銳性好，大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用于研磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工。
碳化硅磨具，來源：山東金蒙新材料股份有限公司
碳化硅密封環
同時利用其耐腐蝕性耐熱性能好，碳化硅材料也被應用于機械密封。總之，近年來碳化硅市場越來越火，充分說明了碳化硅的獨特之處。為進一步探討碳化硅未來發展方向，加強碳化硅技術交流，提升碳化硅精加工水平，促進碳化硅產業高質量發展，中國粉體網旗下粉體公開課平臺將于2021年10月29日舉辦“2021碳化硅產業高質量發展網絡沙龍會議”，為從業人員提供一個足不出戶便能聆聽精彩報告的學習交流平臺。屆時，來自河南磨岳工業設計有限公司的毋水鑫總經理將帶來題為《碳化硅基礎常識及市場發展分析》的報告，毋總將在報告中介紹、分析碳化硅基本性能，并對碳化硅在磨料、耐火材料、碳化硅陶瓷制品、碳化硅晶圓等應用方向進行淺析交流，同時對今年碳化硅市場波動及未來碳化硅行業發展進行分析、交流。
專家介紹：
毋水鑫，畢業于河南工業大學材料學院，河南工業大學磨料磨具研修班負責人，校企合作負責人；粉體技術專家，對磨料行業的粉體生產生產線設計、工藝優化等有深刻的理解。對碳化硅行業較為熟悉，服務過很多行業上下游企業，參與過國內很多粉體企業的落地案例。
參考來源：
[1]王家鵬等.碳化硅材料研究現狀與應用展望
[2]郭靜霓等.碳化硅晶體結構、制備及應用
[3]都興紅等.碳化硅的應用現狀
（中國粉體網編輯整理/山川）
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