Растущий спрос на очищенный графит стимулирует потребность в высоких

Атомная структура графита может выдерживать экстремальные температуры печи в агрессивной среде.

Мировой спрос на графит растет и, как ожидается, будет продолжаться в течение десятилетий, что обусловлено широким использованием графита в ряде продуктов, таких как аккумуляторы для электромобилей и системы хранения энергии, светодиоды, солнечное оборудование, высокопроизводительные полупроводники и критически важные компоненты в промышленности. высокотемпературные печи.

По иронии судьбы, печи, производящие графит высокой чистоты, также требуют компонентов, изготовленных из графита и родственных материалов, таких как углерод, армированный волокном. Уникальная атомная структура графита дает ему способность выдерживать экстремальные температуры печи в агрессивной среде, что делает его идеальным выбором в качестве критически важного материала в горячих зонах, используемых в промышленных печах.

«Графит, встречающийся в природе, имеет кристаллическую форму; при добыче из шахты он обычно содержит около 90% углерода. Специализированные высокотемпературные печи создают синтетический графит с содержанием углерода примерно 99,5%. Если применение требует более высокой чистоты, специализированное оборудование может снизить количество примесей до частей на миллион», — сказал Томас Паламидес, старший менеджер по продуктам и продажам - промышленные печи компании PVA TePla America, глобального поставщика специального промышленного печного оборудования для графитовой промышленности. .

Для поставщиков графита растущий спрос на синтетический графит с высоким содержанием углерода, а также инициативы федерального правительства по восстановлению внутреннего производства полупроводников в США вызывают потребность в системах электропечей повышенной мощности, которые производят большую полезную нагрузку за меньшее время. Поскольку процесс очистки материалов связан с экстремальными температурами и вредными газами, эти промышленные инструменты требуют узкоспециализированного контроля процесса и мер безопасности.

В различных отраслях промышленности существует множество применений карбида кремния, в производстве которого важным компонентом является графит.

Превосходная поверхностная твердость карбида кремния облегчает его использование в машиностроении, где для компонентов необходима высокая степень устойчивости к скольжению, эрозии и коррозионному износу. Самый простой процесс производства карбида кремния — это объединение кварцевого песка и углерода в графитовой электропечи сопротивления при температуре от 1600 до 2500 °C.

Однако использование карбида кремния в качестве полупроводникового материала является одной из областей с наибольшим потенциалом роста. Спрос на графит существенно растет, поскольку карбид кремния заменяет кремний в качестве предпочтительного полупроводникового материала во многих электронных продуктах будущего поколения. По сравнению с традиционными кремниевыми пластинами карбид кремния превосходно работает при более высоких напряжениях и обеспечивает значительно более широкий температурный диапазон и повышенную частоту переключения.

Федеральное законодательство, направленное на стимулирование отечественного производства полупроводников и укрепление цепочки поставок, также приведет к увеличению спроса на карбид кремния и графит. Закон о CHIPS и науке выделил 52,7 миллиарда долларов на финансирование программ стимулирования полупроводников, утвержденных Законом CHIPS для Америки от 2021 года.

В полупроводниковой промышленности одним из основных источников использования графита является выращивание монокристаллов карбида кремния, очищенных с помощью различных последующих процессов. Рост кристаллов начинается с использования расходуемого порошка карбида кремния в качестве исходного материала. Порошок испаряется при воздействии температуры выше 2000 °C внутри реактора машины для выращивания кристаллов. При этом молекулы кремния и углерода, образующиеся в газовой фазе, медленно кристаллизуются на очень качественном диске из карбида кремния.

Графит используется во многих других формах, чтобы позволить оборудованию выдерживать высокие температуры, например, в футеровке печей, теплообменниках, литейных принадлежностях и электродах. Таким образом, процесс происходит в графитовом тигле, окруженном графитовой теплоизоляцией.

В отрасли поставщики графита часто эксплуатируют печи, которым уже несколько десятилетий, и могут быть готовы расширить мощность путем замены оборудования или строительства новых установок. Даже среди вариантов печей следующего поколения могут быть существенные различия в том, как производитель решает вопросы безопасности, надежности, конфигурации и управления при проектировании оборудования.