Silicon carbide đen được sử dụng trong chất kết dính dẫn điện và lớp phủ chắn điện từ.
Silicon carbide đen, nhờ các đặc tính bán dẫn (điện trở suất có thể điều chỉnh), độ dẫn nhiệt tốt, khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn, chống axit và kiềm, và chi phí thấp hơn nhiều so với bột bạc, bột niken và ống nano carbon, được sử dụng rộng rãi làm chất độn chức năng trong các chất kết dính dẫn điện tầm thấp đến trung bình, chất kết dính dẫn nhiệt và dẫn điện, và lớp phủ chắn điện từ EMI công nghiệp. Nó không thể được sử dụng riêng lẻ để chắn sóng dẫn điện cao và chủ yếu được kết hợp với carbon đen, than chì và bột kim loại, làm nổi bật ưu điểm bốn trong một: “độ dẫn điện + độ dẫn nhiệt + khả năng chống mài mòn + khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao”. Nó phù hợp cho ô tô, điều khiển công nghiệp, thiết bị điện tử chịu nhiệt độ cao và thiết bị lưu trữ năng lượng. Silicon carbide xanh, do khả năng cách điện cao, hoàn toàn không phù hợp cho ứng dụng này.
I. Ứng dụng bột vi mô cacbua silic đen trong chất kết dính dẫn điện
Các chất kết dính dẫn điện chủ yếu bao gồm epoxy, silicone và polyurethane. Silicon carbide đen được chia thành hai loại chính: chất độn đơn (chống tĩnh điện) và chất độn hỗn hợp (dẫn điện/che chắn). Chúng được phân loại tiếp theo theo các kịch bản ứng dụng:
(I) Keo dẫn điện chống tĩnh điện
Thích hợp cho: Liên kết các linh kiện yêu cầu xả tĩnh điện và không thích hợp cho việc đoản mạch hoàn toàn, bao gồm các mô-đun pin lithium, gắn PCB, liên kết vỏ chống tĩnh điện, hộp nối quang điện và các mô-đun điều khiển công nghiệp dễ cháy/nổ.
Ưu điểm cốt lõi:
1. Lớp keo dẫn nhiệt, hỗ trợ tản nhiệt khi liên kết các thành phần sinh nhiệt;
2. Chống điện phân và độ ẩm, ngăn ngừa ăn mòn điện phân và hư hỏng trong quá trình liên kết bên trong bộ pin;
3. Chống mài mòn và chống rung, duy trì độ dẫn điện và ngăn ngừa hiện tượng bong tróc ngay cả trong môi trường xe cộ gập ghềnh.
(II) Các kịch bản sử dụng chất kết dính dẫn nhiệt và dẫn điện
: Liên kết các mô-đun IGBT, thiết bị nguồn điện của trạm sạc, bộ biến tần, nguồn điện xe cộ và các thành phần điện mặt trời, yêu cầu nối đất dẫn điện và tản nhiệt nhanh.
Tính năng: Hiệu suất liên kết không thay đổi ở nhiệt độ cao (180℃ trong thời gian dài), không suy giảm độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt; không giống như chất kết dính bạc, vốn cực kỳ đắt tiền, phù hợp cho sản xuất hàng loạt các thiết bị điện công nghiệp. (III) Chất bịt kín dẫn điện chịu nhiệt độ cao: Chất kết dính dẫn điện hữu cơ silicon chứa silicon carbide đen, được sử dụng để bịt kín và liên kết các phần tử gia nhiệt chịu nhiệt độ cao và các mối nối dây dẫn chịu nhiệt độ cao: Độ dẫn điện ổn định ở 200~400℃; chất độn kim loại bị oxy hóa và hỏng ở nhiệt độ cao, trong khi silicon carbide đen không bị oxy hóa; Chống ăn mòn do khí thải nhiệt độ cao và axit/kiềm bay hơi, kết hợp khả năng bịt kín, dẫn điện và chịu nhiệt.
(IV) Keo dẫn điện dẻo: Keo dẫn điện dẻo polyurethane có thêm bột silicon carbide đen siêu mịn (3000~5000 mesh), được sử dụng để dán vỏ cáp chống tĩnh điện và các mối nối ống cao su chống tĩnh điện. Lớp keo không bị nứt khi uốn cong, và đường dẫn điện vẫn không thay đổi dưới sự biến dạng lặp đi lặp lại; có khả năng chống dầu và lão hóa.
II. Ứng dụng bột siêu mịn cacbua silic đen trong lớp phủ chắn điện từ (EMI) Lớp
phủ chắn điện từ dựa vào sự suy giảm độ dẫn điện, suy giảm phân cực điện môi và phản xạ đa lớp để hấp thụ và làm suy yếu sóng điện từ. Cacbua silic đen hiếm khi được sử dụng riêng lẻ để chắn sóng cao; nó chủ yếu được sử dụng kết hợp với muội than, bột sắt cacbonyl và bột niken, và được chia thành ba loại: chắn sóng điều khiển công nghiệp dân dụng, chắn sóng nhiệt độ cao và chắn sóng tương thích với hấp thụ vi sóng.
(I) Lớp phủ chắn điện từ công nghiệp thông dụng (Vỏ thiết bị, khung máy, hộp điều khiển điện)
Thích hợp cho: bộ chuyển đổi tần số, khung máy chủ, bộ định tuyến công nghiệp, vỏ trạm sạc, thiết bị an ninh, chắn nhiễu tần số vô tuyến 300MHz~10GHz.
(II) Lớp phủ chắn điện từ nhiệt độ cao (Điều khiển công nghiệp nhiệt độ cao, Hàng không, Điều khiển điện luyện kim):
Các chất độn kim loại thông thường (nhôm, niken) bị oxy hóa ở nhiệt độ trên 200℃, gây ra sự hỏng hóc nhanh chóng của lớp chắn; hệ thống silicon carbide đen chịu nhiệt độ cao phù hợp với điều kiện hoạt động từ 200~450℃.
(III) Lớp phủ chắn hấp thụ (Radar, Thiết bị RF, Chắn hấp thụ) Chắn sóng thông thường dựa vào việc phản xạ sóng điện từ, điều này dễ gây ra nhiễu thứ cấp. Cacbua silic đen kết hợp với ferit và bột sắt cacbonyl tạo ra một lớp phủ chắn hấp thụ, trong đó sóng điện từ được hấp thụ bởi tổn hao điện môi và từ tính bên trong lớp phủ, dẫn đến độ phản xạ cực thấp.
(IV) Lớp phủ chống tĩnh điện hai trong một (Xưởng sản xuất vật liệu dễ cháy nổ, nhà máy sản xuất pin lithium) Các lớp phủ này phải vừa bảo vệ các dụng cụ chính xác khỏi nhiễu điện từ bên ngoài vừa xả tĩnh điện để ngăn ngừa cháy nổ. Việc kiểm soát chính xác hàm lượng chất độn silicon carbide đen tạo ra lớp phủ có trở kháng cao: ngăn ngừa sự tích tụ tĩnh điện và tránh dẫn điện hoàn toàn có thể gây đoản mạch và tia lửa điện. Kết hợp với một lượng nhỏ carbon đen để tinh chỉnh khả năng che chắn, các lớp phủ này thường được sử dụng trong dây chuyền sản xuất pin lithium và phòng dụng cụ hóa học.
(V) Các kịch bản che chắn chuyên biệt
1. Lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn đường ống: Lớp SiC đen bảo vệ các dòng điện lạc trên thành trong của các đường ống dẫn hóa chất, đồng thời chống ăn mòn axit và kiềm cũng như ngăn ngừa ăn mòn điện hóa của đường ống;
2. Sơn chắn cho biến tần quang điện: Kết hợp khả năng chắn, tản nhiệt và chống tia UV, giải quyết vấn đề tích tụ nhiệt trong các biến tần kín;
3. Lớp phủ chống nhiễu cáp: Lớp phủ bề mặt cáp được ép đùn, dẻo dai và chịu được uốn cong, thích hợp cho điều kiện thời tiết ngoài trời.
III. Những điểm khác biệt chính giữa Silicon Carbide xanh và Silicon Carbide đen: Silicon carbide xanh có độ tinh khiết và điện trở suất cực cao, là chất độn cách điện; nó hoàn toàn không phù hợp cho chất kết dính dẫn điện hoặc che chắn điện từ. Silicon carbide đen có được tính dẫn điện bán dẫn thông qua các tạp chất tự nhiên và là loại silicon carbide duy nhất phù hợp cho việc che chắn dẫn điện; chúng không nên được sử dụng thay thế cho nhau.