이런 경험을 하신 적이 있으신가요? 부엌칼을 오랫동안 사용하면 무뎌지고, 철물점에 가서 갈면 기계공이 빠르게 회전하는 검은색 숫돌을 사용하여 앞뒤로 문지릅니다. 또는 공장에서 도자기를 굽고 금속을 제련하는 데 사용되는 가마는 지속적으로 1000도 이상의 온도에 노출되어도 내부 벽이 타는 경우가 거의 없습니다. 사실 이 두 가지 뒤에는 동일한 "산업용 만능-제품"-이 숨어 있습니다.검은색 실리콘 카바이드.
01 이해해 봅시다: 블랙 실리콘 카바이드란 정확히 무엇입니까?
이름에서 알 수 있듯이 블랙 탄화 규소의 핵심 구성 요소는 "탄소"와 "실리콘"이며 화학식은 SiC입니다. 기본적으로 이는 합성으로 생산된 무기 비{1}}금속 재료입니다. 천연 광물이 아니라 일반적인 일상 재료에서 "정제"된 것입니다. 석영 모래와 석유 코크스를 특정 비율로 혼합하고 소량의 소금을 첨가한 다음 저항로에서 1800-2200도에서 며칠 동안 "소성"됩니다. 이 높은 온도에서 석영 모래의 실리콘과 석유 코크스의 탄소가 반응하여 궁극적으로 검은색 결정 입자를 형성합니다. 이것이 검은 탄화규소입니다.
왜 검은색인가요? 순도가 특별히 높지 않고(보통 95%~98%) 잔여 불순물이 적어 짙은 회색이나 검은색을 띠기 때문입니다. 순도를 99% 이상으로 높이면 또 다른 흔한 물질-녹색 탄화규소(녹색 색조)가 됩니다.
02. 블랙 실리콘 카바이드의 "초능력": 왜 산업계의 사랑을 받는가?
블랙 실리콘 카바이드는 산업 생산의 주요 문제점을 해결하는 세 가지 핵심 장점 덕분에 여러 분야에서 빛을 발합니다.
1. 매우 단단하여 연삭에 매우 효과적입니다.
자연의 비{0}}금속 재료 중에서 흑색 SIC는 다이아몬드 및 입방정 질화붕소보다 약간 더 단단하며 강옥(알루미나)보다 훨씬 더 단단합니다.{1}}모스 경도는 9.2(다이아몬드는 10)에 이릅니다. 이러한 경도로 인해 "천연 연마재"가 됩니다. 집에서 칼과 가위를 갈기 위해 사용하는 많은 연삭 휠은 수지와 혼합된 검은색 탄화 규소 입자로 만들어집니다. 검은색 SIC로 만든 사포와 연삭 디스크는 금속 부품(예: 스테인리스 스틸, 주철), 연삭 유리, 연마석 가공 공장에서 흔히 사용됩니다.-작업물 표면의 버와 결함을 신속하게 제거할 수 있으며 쉽게 마모되지 않습니다.
2. "방화 수호자" 역할을 하는 고온 저항 및 내식성
검은색 탄화규소는 녹는점이 2700도에 달하며, 1600도의 고온에서 장기간 사용해도 변형되거나 녹지 않습니다.- 또한, 산이나 알칼리에도 두려워하지 않으며, 강산이나 알칼리에도 부식되기 어렵습니다. 이러한 특성으로 인해 가마와 보일러의 "보호 코팅"이 됩니다. 세라믹 공장의 소결 가마와 철강 공장의 열풍 스토브의 내부 벽에는 검은색 SIC로 만들어진 내화 벽돌 층이 늘어서 있어 고온을 견디고 열 손실을 줄일 수 있습니다. 일부 고온-산업용 파이프와 밸브에도 고온 가스나 액체에 의한 부식을 방지하기 위해 이 재질이 라이닝되어 있습니다.
3. 전기와 열을 전도할 수 있고, 전자공학에서는 '조연' 역할도 할 수 있다.
유리 및 세라믹과 같은 많은 비금속 재료(예: 유리 및 세라믹)와 달리 흑색 탄화규소는 전기 전도성이 있고 주철보다 열 전도성이 훨씬 더 강합니다.-이는 전자 분야에서 중요한 위치를 차지합니다. 신에너지 차량의 배터리 팩에서는 배터리가 작동할 때 발생하는 열을 빠르게 방출하여 배터리 과열을 방지하는 '열 전도성 패드'를 만드는 데 사용됩니다. 일부 고전력 전기 제품(예: 주파수 변환기 및 용접 기계)에서는 검은색 SIC로 만든 방열 부품을 사용하여 장비의 안정적인 작동을 보장합니다.
03 흑탄화규소는 연삭과 고온에 견디는 것 외에 또 어떤 기능을 할 수 있나요?
흑색 실리콘 카바이드의 응용 분야는 여러분이 상상하는 것보다 훨씬 더 넓습니다. 전통 산업부터 신흥 분야까지 모든 분야에서 찾아볼 수 있습니다.
건설 업계에서는 검은색 SIC 입자를 콘크리트에 혼합하면 도로와 교량의 내마모성을 30% 이상 향상시킬 수 있으며 서리에 대한 저항도{1}}만들 수 있습니다. 이러한 유형의 "탄화 규소 콘크리트"는 중국 북부의 많은 추운 지역의 고속도로에 사용됩니다.
환경 분야에서는 검은 탄화규소로 만든 '허니컴 세라믹 캐리어'를 자동차 배기가스 정화기에 설치해 배기가스에 포함된 유해 가스(예: 일산화탄소, 질소산화물)를 흡착할 수 있습니다.
태양광 분야에서는 태양광 패널용 실리콘 웨이퍼를 가공하여 웨이퍼를 얇고 평평하게 만들어 발전 효율을 보장할 때 '연마재'로 매우 미세한 검정색 SIC 분말이 필요합니다.
04 검은 탄화규소는 미래에 더욱 "강력"해질 수 있을까요?
기술 발전으로 블랙 SIC는 '고정밀' 분야에서 획기적인 발전을 이루고 있습니다. 예를 들어 과학자들은 블랙 실리콘 카바이드를 사용하여 기존 실리콘 칩보다 내열성이 더 뛰어나고-전기를 더 빠르게 전도하며 미래에 신에너지 차량 및 5G 기지국과 같은 고급 장비에 사용될 수 있는 '반도체 칩'을 만드는 방법을 연구하고 있습니다.- 다른 사람들은 블랙 SIC를 "에너지 저장 재료"로 만들어 태양 에너지와 풍력 에너지에서 변환된 전기 에너지를 저장하는 데 도움을 주고 새로운 에너지 "저장의 어려움" 문제를 해결하려고 노력하고 있습니다.
