關於碳化矽，你不知道的事……

碳和矽的原子序數分別為(wei) 6和14，在元素周期表中處於(yu) 碳族元素的第二和第三周期，即上下相鄰的位置。這種位置關(guan) 係，表明它們(men) 在某些方麵具有類似的性質。

碳元素在我們(men) 的生活中無處不在，含碳化合物是生命的物質基礎。矽也在地殼中的含量巨大，尤其是它在半導體(ti) 和現代通訊業(ye) 中的應用，推動了人類文明的發展。

在化學的世界裏，碳和矽是同一族的親(qin) 兄弟；在我們(men) 生活的地球上，他們(men) 共存了數十億(yi) 年，卻沒有結成生死與(yu) 共的牢固友誼，自然界中的碳化矽礦石十分罕見。

1824年，瑞典科學家Jons Jakob Berzelius在合成金剛石時觀察到碳化矽（SiC）的存在，就此拉開了人類對於(yu) 碳化矽材料研究的序幕。直到1891年，美國人E.G. Acheson在做電熔金剛石實驗時，偶然得到了碳化矽。當時誤認為(wei) 是金剛石的混合體(ti) ，故取名金剛砂。

純碳化矽是無色透明的晶體(ti) 。工業(ye) 碳化矽因所含雜質的種類和含量不同，而呈淺黃、綠、藍乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。碳化矽晶體(ti) 結構分為(wei) 六方或菱麵體(ti) 的 α-SiC和立方體(ti) 的β-SiC（稱立方碳化矽)。α-SiC由於(yu) 其晶體(ti) 結構中碳和矽原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體(ti) ，已發現70餘(yu) 種。

中國碳化矽與(yu) 先進水平的差距主要集中在四個(ge) 方麵：一是在生產(chan) 過程中很少使用大型機械設備，很多工序依靠人力完成，人均碳化矽產(chan) 量較低；二是在碳化矽深加工產(chan) 品上，對粒度砂和微粉產(chan) 品的質量管理不夠精細，產(chan) 品質量的穩定性不夠；三是某些產(chan) 品的性能指標與(yu) 發達國家同類產(chan) 品相比有一定差距；四是冶煉過程中一氧化碳直接排放。

碳化矽的製品之一的碳化矽陶瓷具有的高硬度、高耐腐蝕性以及較高的高溫強度等特點，這使得碳化矽陶瓷得到了廣泛的應用。如今，碳化矽的應用已從(cong) 早期的磨料，發展到軸承、半導體(ti) 、航空航天和化學等多個(ge) 領域。微反應器由於(yu) 化學品和微通道內(nei) 壁超高的接觸表麵積，對內(nei) 壁材質的要求非常嚴(yan) 苛。微通道反應器也成為(wei) 了碳化矽的一個(ge) 重要應用。究竟什麽(me) 樣的碳化矽適用於(yu) 製造微通道反應器嗎？

一、微反應器的材質需要*的耐化學腐蝕性

與(yu) 化學反應有關(guan) 。當然，構成微反應器的材質需要*的耐化學腐蝕性。

從(cong) 表1的數據可以看出，在40%濃度HF的腐蝕下，康寧UniGrain™碳化矽的抗腐蝕性比市場上供應的碳化矽好300倍。在30%濃度氫氧化鈉的條件下，康寧碳化矽的抗腐蝕性也明顯優(you) 與(yu) 市場上供應的碳化矽。

哈氏合金是一種被大家所熟知、具有良好抗腐蝕性和熱穩定性的材料。那我們(men) 的Unigrain™碳化矽與(yu) 這種超抗腐蝕材料相比，是否能更勝*呢？

通過表2中數據可以看出，Unigrain™碳化矽在40%HF、220℃條件下的年腐蝕量遠遠小於(yu) 哈氏合金HC-2000，HC-22, HC-276，Inconel 625在20%HF、52℃條件下的年腐蝕量。

 二、高純度 - 材料的均勻性

微反應器通道尺寸小，如何保證通道無死區，物料無殘留呢？一方麵與(yu) 微反應器通道的設計有關(guan) ，另一方麵與(yu) 反應器材質有關(guan) 。用掃描電鏡SEM對 Corning® UniGrain™ 碳化矽進行了材料微結構分析。

結果顯示，UniGrain™碳化矽燒結粒度很小，在 5 ~ 20 µm之間，並且結構致密且均勻。因此反應通道表麵平滑，確保了反應的穩定性。通過下列電鏡對比圖，很容易發現，市場上的碳化矽燒結粒度和微結構均勻度與(yu) UniGrain™碳化矽有明顯的差異。

三、耐冷熱衝(chong) 擊

為(wei) 了適應化學反應中不斷出現的高溫或低溫條件，微通道反應器材料還需要具有高度耐冷熱衝(chong) 擊的性能。康寧UniGrain™ 碳化矽擁有超4x10-6/ºC的低熱膨脹係數, 確保了反應器能抵抗反應帶來的大量冷熱衝(chong) 擊。

做好反應器，材料是根本！碳化矽有70多種晶型，康寧UniGrain™碳化矽和普通碳化矽不一樣；就像康寧鍋和其它玻璃鍋不一樣；康寧大猩猩蓋板玻璃和其它玻璃不一樣。

除了上訴的三點以外，UniGrain™碳化矽還擁有110~180 W/m.K（常溫）超高導熱性，15MPa超高模塊暴裂壓力。並且它沒有周期性疲勞，使用壽命長達20年以上。

四、康寧zhuan利結構設計

康寧微通道反應器采用模塊化結構：*“三明治”多層結構設計 集“混合/反應”和“換熱”於(yu) 一體(ti) ，精準控製流體(ti) 流動分布，極大地提升了單位物料的反應換熱麵積 （1000倍）。Zhuan利的“心型”通道結構設計，高度強化非均相混合係列，提高混合/傳(chuan) 質效率 （100 倍)。康寧以客戶需求為(wei) 導向，提供從(cong) 入門教學 、工藝研發 –到工業(ye) 化生產(chan) 全周期解決(jue) 方案。

米兰体育(中文)官网技術知識產(chan) 權聲明

康寧致力於(yu) 向客戶提供業(ye) 內(nei) 的產(chan) 品和服務，並持續投入反應器技術的研發。康寧擁有一係列覆蓋的反應器技術Zhuan利，截止至2019年3月5日，康寧在範圍內(nei) 共申請相關(guan) Zhuan利224項，已授權157項，其中中國授權Zhuan利34項。製造或銷售康寧Zhuan利所覆蓋的產(chan) 品或使用康寧Zhuan利所保護的工藝需獲得康寧授權。未經授權擅自使用康寧Zhuan利即構成侵權。康寧對侵犯知識產(chan) 權的行為(wei) 零容忍，將采取一切必要的手段保護其知識產(chan) 權。

五、全周期解決(jue) 方案

•康寧碳化矽反應器能處理所有化學體(ti) 係包括HF和高溫強堿體(ti) 係，超高的混合，反應，換熱性能；

•可針對研發平台的需求，調整模塊數量，靈活拆分組合來實現不同工藝路線；

•可根據項目需要，與(yu) G1玻璃反應器組合使用，使得裝置好用而且“看得見”；

•適用於(yu) 工藝快速篩選、工藝優(you) 化和小噸位批量合成生產(chan) ；

•國內(nei) 已有相當多企業(ye) 建立了數百套多功能平台和數十套工業(ye) 化裝置。

每一台康寧微通道反應器，都凝聚著康寧科學家160多年對材料科學和工藝製造的專(zhuan) 業(ye) 知識和寶貴經驗！