關於(yu)碳化(hua)矽(gui)，妳不知(zhi)道的(de)事(shi)……

碳(tan)和矽(gui)的(de)原(yuan)子(zi)序數分(fen)別(bie)為(wei)6和14，在(zai)元素(su)周(zhou)期表(biao)中(zhong)處(chu)於(yu)碳族(zu)元(yuan)素(su)的(de)第二和(he)第三(san)周期(qi)，即(ji)上下相鄰(lin)的(de)位置。這種位置關系，表(biao)明(ming)它們在(zai)某些(xie)方(fang)面具(ju)有類(lei)似的(de)性(xing)質(zhi)。

碳(tan)元(yuan)素(su)在(zai)我們的(de)生(sheng)活中(zhong)無(wu)處(chu)不(bu)在，含碳化(hua)合物是生命(ming)的(de)物質(zhi)基礎。矽(gui)也在(zai)地殼中(zhong)的(de)含量(liang)巨(ju)大，尤(you)其(qi)是它在半(ban)導體(ti)和(he)現(xian)代(dai)通(tong)訊業(ye)中(zhong)的(de)應(ying)用，推動了人類(lei)文(wen)明的(de)發展(zhan)。

在(zai)化(hua)學(xue)的(de)世(shi)界裏，碳(tan)和(he)矽是同(tong)壹(yi)族(zu)的(de)親兄弟；在我(wo)們(men)生活的(de)地(di)球上，他們(men)共存了數十(shi)億年(nian)，卻(que)沒(mei)有結(jie)成(cheng)生死(si)與(yu)共的(de)牢固友誼，自然界中(zhong)的(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)礦(kuang)石(shi)十(shi)分(fen)罕(han)見。

1824年(nian)，瑞典科(ke)學家(jia)Jons Jakob Berzelius在(zai)合成(cheng)金剛石(shi)時觀(guan)察(cha)到碳(tan)化(hua)矽(gui)（SiC）的(de)存(cun)在，就(jiu)此(ci)拉(la)開(kai)了人類(lei)對於(yu)碳化(hua)矽(gui)材(cai)料(liao)研究(jiu)的(de)序幕。直(zhi)到1891年(nian)，美(mei)國(guo)人(ren)E.G. Acheson在做電(dian)熔(rong)金剛石(shi)實驗(yan)時，偶(ou)然得到(dao)了碳化(hua)矽(gui)。當時誤(wu)認(ren)為(wei)是金剛石(shi)的(de)混(hun)合體(ti)，故(gu)取(qu)名金剛砂(sha)。

純(chun)碳(tan)化(hua)矽(gui)是無(wu)色透(tou)明的(de)晶(jing)體。工業(ye)碳(tan)化(hua)矽(gui)因(yin)所含雜質(zhi)的(de)種(zhong)類(lei)和(he)含量(liang)不(bu)同(tong)，而(er)呈淺(qian)黃(huang)、綠(lv)、藍(lan)乃(nai)至黑色，透(tou)明度(du)隨(sui)其(qi)純(chun)度(du)不(bu)同(tong)而(er)異(yi)。碳化(hua)矽(gui)晶(jing)體(ti)結(jie)構(gou)分為(wei)六(liu)方(fang)或菱(ling)面(mian)體的(de) α-SiC和(he)立(li)方(fang)體的(de)β-SiC（稱(cheng)立(li)方(fang)碳化(hua)矽(gui))。α-SiC由於(yu)其(qi)晶(jing)體(ti)結(jie)構(gou)中(zhong)碳(tan)和矽原子(zi)的(de)堆垛(duo)序列(lie)不(bu)同(tong)而(er)構(gou)成(cheng)許(xu)多不同(tong)變(bian)體，已發現(xian)70余(yu)種(zhong)。

中(zhong)國(guo)碳(tan)化(hua)矽(gui)與(yu)先進(jin)水平(ping)的(de)差(cha)距主要集中(zhong)在(zai)四個(ge)方(fang)面：壹(yi)是在生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)很(hen)少(shao)使(shi)用(yong)大型機械設(she)備(bei)，很(hen)多(duo)工序依靠人力完(wan)成(cheng)，人均(jun)碳(tan)化(hua)矽(gui)產(chan)量(liang)較(jiao)低(di)；二是在碳(tan)化(hua)矽(gui)深(shen)加工產品(pin)上，對粒(li)度(du)砂(sha)和微(wei)粉(fen)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)管(guan)理不夠精(jing)細，產品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)穩(wen)定性(xing)不(bu)夠；三(san)是某些(xie)產品(pin)的(de)性(xing)能指(zhi)標(biao)與(yu)發達(da)國(guo)家(jia)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)相(xiang)比有(you)壹(yi)定差(cha)距；四是冶煉過(guo)程(cheng)中(zhong)壹(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)直(zhi)接(jie)排放。

碳(tan)化(hua)矽(gui)的(de)制(zhi)品(pin)之(zhi)壹(yi)的(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)陶(tao)瓷(ci)具有的(de)高(gao)硬(ying)度(du)、高(gao)耐(nai)腐(fu)蝕性以(yi)及(ji)較(jiao)高(gao)的(de)高(gao)溫(wen)強(qiang)度(du)等(deng)特(te)點，這使(shi)得(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)陶(tao)瓷(ci)得到了廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用。如(ru)今(jin)，碳化(hua)矽(gui)的(de)應(ying)用已從早(zao)期的(de)磨料(liao)，發展(zhan)到(dao)軸承(cheng)、半導(dao)體、航(hang)空(kong)航(hang)天和化(hua)學(xue)等(deng)多(duo)個(ge)領(ling)域。微(wei)反應器(qi)由於(yu)化(hua)學(xue)品(pin)和(he)微通(tong)道內壁超高(gao)的(de)接(jie)觸表(biao)面(mian)積，對內壁材(cai)質(zhi)的(de)要求非常(chang)嚴(yan)苛(ke)。微通(tong)道反應器(qi)也成(cheng)為(wei)了碳化(hua)矽(gui)的(de)壹(yi)個(ge)重要應用(yong)。究(jiu)竟(jing)什麽(me)樣(yang)的(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)適用(yong)於(yu)制造(zao)微通(tong)道反應器(qi)嗎？

壹(yi)、微反應器(qi)的(de)材(cai)質(zhi)需(xu)要*的(de)耐(nai)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)性

與(yu)化(hua)學(xue)反應有(you)關。當然，構(gou)成(cheng)微反應器(qi)的(de)材(cai)質(zhi)需(xu)要*的(de)耐(nai)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)性。

從表(biao)1的(de)數(shu)據可以(yi)看(kan)出，在40%濃度(du)HF的(de)腐(fu)蝕下，康寧(ning)UniGrain™碳化(hua)矽(gui)的(de)抗(kang)腐蝕(shi)性比(bi)市場(chang)上供應(ying)的(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)好300倍。在30%濃度(du)氫(qing)氧(yang)化(hua)鈉(na)的(de)條(tiao)件下，康寧(ning)碳化(hua)矽(gui)的(de)抗(kang)腐蝕(shi)性也明(ming)顯優(you)與(yu)市場(chang)上供應(ying)的(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)。

哈氏合金是壹(yi)種被(bei)大家(jia)所熟知、具有良(liang)好抗腐蝕(shi)性(xing)和(he)熱穩(wen)定性(xing)的(de)材(cai)料(liao)。那(na)我(wo)們(men)的(de)Unigrain™碳(tan)化(hua)矽(gui)與(yu)這種超抗腐(fu)蝕材料(liao)相(xiang)比(bi)，是否能(neng)更勝(sheng)*呢？

通過(guo)表(biao)2中(zhong)數(shu)據可以(yi)看(kan)出，Unigrain™碳化(hua)矽(gui)在(zai)40%HF、220℃條(tiao)件下的(de)年(nian)腐蝕量(liang)遠(yuan)遠小於(yu)哈氏合金HC-2000，HC-22, HC-276，Inconel 625在20%HF、52℃條(tiao)件下的(de)年(nian)腐蝕量(liang)。

 二、高(gao)純(chun)度(du) - 材(cai)料(liao)的(de)均(jun)勻性(xing)

微(wei)反應器(qi)通(tong)道尺寸(cun)小，如(ru)何(he)保(bao)證通道無(wu)死(si)區，物料(liao)無(wu)殘留呢？壹(yi)方(fang)面與(yu)微反應器(qi)通(tong)道的(de)設(she)計有(you)關，另壹(yi)方(fang)面與(yu)反應器(qi)材(cai)質(zhi)有(you)關(guan)。用(yong)掃描電(dian)鏡(jing)SEM對 Corning® UniGrain™ 碳(tan)化(hua)矽(gui)進(jin)行了材料(liao)微(wei)結(jie)構(gou)分析(xi)。

結(jie)果(guo)顯示，UniGrain™碳(tan)化(hua)矽(gui)燒結(jie)粒(li)度(du)很(hen)小(xiao)，在 5 ~ 20 µm之(zhi)間(jian)，並(bing)且(qie)結(jie)構(gou)致(zhi)密(mi)且(qie)均(jun)勻。因(yin)此(ci)反應通(tong)道表(biao)面(mian)平(ping)滑(hua)，確(que)保(bao)了反應的(de)穩(wen)定性(xing)。通(tong)過(guo)下列(lie)電(dian)鏡(jing)對比(bi)圖(tu)，很(hen)容(rong)易(yi)發現(xian)，市場(chang)上的(de)碳(tan)化(hua)矽(gui)燒結(jie)粒(li)度(du)和(he)微結(jie)構(gou)均(jun)勻度(du)與(yu)UniGrain™碳化(hua)矽(gui)有(you)明(ming)顯的(de)差(cha)異(yi)。

三(san)、耐(nai)冷(leng)熱沖擊

為(wei)了適應(ying)化(hua)學(xue)反應中(zhong)不(bu)斷(duan)出現的(de)高(gao)溫(wen)或低(di)溫(wen)條(tiao)件，微(wei)通道反應器(qi)材(cai)料(liao)還(hai)需(xu)要具有(you)高(gao)度(du)耐(nai)冷(leng)熱沖擊的(de)性(xing)能。康(kang)寧(ning)UniGrain™ 碳化(hua)矽(gui)擁(yong)有超4x10-6/ºC的(de)低(di)熱膨(peng)脹系數, 確保(bao)了反應器(qi)能(neng)抵抗(kang)反應帶(dai)來的(de)大量(liang)冷(leng)熱沖擊。

做(zuo)好反應器(qi)，材(cai)料(liao)是根本(ben)！碳化(hua)矽(gui)有(you)70多(duo)種晶型，康寧(ning)UniGrain™碳化(hua)矽(gui)和(he)普(pu)通碳化(hua)矽(gui)不(bu)壹(yi)樣(yang)；就(jiu)像(xiang)康寧(ning)鍋和(he)其(qi)它玻璃(li)鍋不(bu)壹(yi)樣(yang)；康(kang)寧(ning)大猩(xing)猩(xing)蓋(gai)板玻璃(li)和其(qi)它玻璃(li)不壹(yi)樣(yang)。

除(chu)了上訴(su)的(de)三(san)點以(yi)外(wai)，UniGrain™碳化(hua)矽(gui)還(hai)擁(yong)有110~180 W/m.K（常(chang)溫(wen)）超高(gao)導(dao)熱性，15MPa超高(gao)模(mo)塊(kuai)暴(bao)裂壓(ya)力。並(bing)且(qie)它沒有(you)周期(qi)性(xing)疲(pi)勞(lao)，使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)長(chang)達(da)20年(nian)以(yi)上。

四、康(kang)寧(ning)zhuan利(li)結(jie)構(gou)設計

康(kang)寧(ning)微通(tong)道(dao)反應器(qi)采用(yong)模(mo)塊(kuai)化(hua)結(jie)構(gou)：*“三(san)明治”多(duo)層結(jie)構(gou)設計 集“混合/反應”和(he)“換(huan)熱”於(yu)壹(yi)體，精(jing)準(zhun)控(kong)制流(liu)體流(liu)動分布，極大地(di)提(ti)升(sheng)了單位物料(liao)的(de)反應換(huan)熱面積 （1000倍(bei)）。Zhuan利(li)的(de)“心型”通道結(jie)構(gou)設計，高(gao)度(du)強(qiang)化(hua)非均(jun)相(xiang)混(hun)合系列(lie)，提(ti)高(gao)混(hun)合/傳質(zhi)效(xiao)率(lv) （100 倍)。康(kang)寧(ning)以(yi)客(ke)戶(hu)需(xu)求為(wei)導向(xiang)，提(ti)供從入(ru)門(men)教(jiao)學 、工藝(yi)研發 –到(dao)工業(ye)化(hua)生(sheng)產(chan)全(quan)周(zhou)期解決(jue)方(fang)案(an)。

康(kang)寧(ning)反應器(qi)技(ji)術(shu)知(zhi)識(shi)產權聲明(ming)

康(kang)寧(ning)致(zhi)力於(yu)向客(ke)戶提(ti)供業(ye)內的(de)產(chan)品(pin)和(he)服務，並(bing)持(chi)續(xu)投(tou)入(ru)反應器(qi)技(ji)術(shu)的(de)研發。康(kang)寧(ning)擁(yong)有壹(yi)系列(lie)覆(fu)蓋(gai)的(de)反應器(qi)技(ji)術(shu)Zhuan利(li)，截(jie)止(zhi)至2019年(nian)3月5日，康(kang)寧(ning)在範(fan)圍(wei)內共申(shen)請相(xiang)關(guan)Zhuan利(li)224項，已授(shou)權157項，其(qi)中(zhong)中(zhong)國(guo)授(shou)權Zhuan利(li)34項。制(zhi)造或銷(xiao)售(shou)康(kang)寧(ning)Zhuan利(li)所覆(fu)蓋(gai)的(de)產(chan)品(pin)或使(shi)用(yong)康(kang)寧(ning)Zhuan利(li)所保(bao)護的(de)工藝(yi)需獲(huo)得康(kang)寧(ning)授(shou)權。未(wei)經授(shou)權擅自使(shi)用(yong)康(kang)寧(ning)Zhuan利(li)即(ji)構(gou)成(cheng)侵權。康寧(ning)對侵(qin)犯(fan)知(zhi)識(shi)產(chan)權的(de)行(xing)為(wei)零(ling)容(rong)忍(ren)，將(jiang)采取(qu)壹(yi)切(qie)必要的(de)手段(duan)保(bao)護其(qi)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)。

五、全(quan)周(zhou)期解決(jue)方(fang)案(an)

•康(kang)寧(ning)碳化(hua)矽(gui)反應器(qi)能(neng)處(chu)理所有化(hua)學(xue)體(ti)系包括(kuo)HF和高(gao)溫(wen)強(qiang)堿體(ti)系，超高(gao)的(de)混(hun)合，反應，換(huan)熱性能；

•可針對研發平(ping)臺(tai)的(de)需(xu)求，調(tiao)整模(mo)塊(kuai)數(shu)量(liang)，靈(ling)活拆(chai)分(fen)組(zu)合來(lai)實現(xian)不同(tong)工藝(yi)路線；

•可根據項目需要，與(yu)G1玻璃(li)反應器(qi)組(zu)合使(shi)用(yong)，使(shi)得(de)裝(zhuang)置好用而且(qie)“看(kan)得(de)見(jian)”；

•適用(yong)於(yu)工藝(yi)快速(su)篩(shai)選(xuan)、工藝(yi)優(you)化(hua)和(he)小(xiao)噸位批量(liang)合成(cheng)生產；

•國(guo)內已有相當多企(qi)業(ye)建(jian)立(li)了數百(bai)套多功能平(ping)臺(tai)和(he)數(shu)十(shi)套工業(ye)化(hua)裝(zhuang)置。

每壹(yi)臺康(kang)寧(ning)微通(tong)道(dao)反應器(qi)，都(dou)凝(ning)聚(ju)著(zhe)康(kang)寧(ning)科學(xue)家(jia)160多(duo)年(nian)對材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)和(he)工藝(yi)制造(zao)的(de)專(zhuan)業(ye)知(zhi)識和寶貴經驗(yan)！