碳化硅晶须具有高强度、高弹性模量、耐高温、耐摩擦、高热导性、高绝缘性等优良特性。由于碳化硅晶须优点突出、缺点较少、性价比高,被称作为“晶须之王”。碳化硅晶须可用作为陶瓷基复合材料的增韧材料、金属基复合材料的增强材料、树脂基复合材料的增强材料,可大幅提升复合材料的高温性能、机械性能等,是一种应用广泛的增强体。
利用碳化硅晶须的高强度、耐摩擦、耐高温等特性,可以将其制造为切削刀具、高温元件、轴承、高温涡轮转子、发动机、整流罩等零部件;利用碳化硅晶须的高导热、高绝缘等特性,可以将其制造为集成电路基片、封装材料、电容器等;此外,碳化硅晶须耐腐蚀、耐摩擦,还可以制造人造骨、人造关节、人造牙齿等。碳化硅晶须可生产多种产品,被广泛应用在电子、通信、汽车、机械、医疗、能源、航空、国防等多个领域。
根据新思界产业研究中心发布的
《2020-2024年碳化硅晶须行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,碳化硅晶须是立方晶须,是现阶段已合成晶须中硬度最大、弹性模量最高、耐热性最好的品类。碳化硅晶须分为α型碳化硅晶须与β型碳化硅晶须两大类。其中,β性碳化硅晶须在硬度、韧性、抗冲击性、耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性等方面性能更为优异,被广泛应用在飞机制造、军工装备制造等高科技产业领域。
碳化硅晶须制备工艺主要包括气相反应法与固体材料法两种。气相反应法中,化学气相沉积法应用最为广泛,其生产的产品纯度高。固体材料法又分为气-液-固反应机理法与气-固反应机理法两种,其中气-液-固反应机理法可在低温条件下进行,气-固反应机理法需在高温条件下进行。此外,碳化硅晶须制备工艺还有电弧放电法、电阻加热蒸发法、氧化硅薄膜生长法、高频感应法、碳纳米管受限反应法等。现阶段,固体材料法经济性更优,在工业化生产中应用普及率较高。
在全球范围内,日本、美国在碳化硅晶须研发、生产、应用等方面开展了大量工作,由于其起步较早,技术、经验积累较为丰富,现阶段在全球市场中处于领先地位,代表性企业主要有日本Tateho、美国ACMC等。新思界
行业分析人士表示,我国经过不断发展,已经具备碳化硅晶须生产能力,但在成本、产品质量稳定性等方面与日美相比还存在一定差距。碳化硅晶须在电子、通信、汽车、航空、国防等领域均有应用,为满足不断提高的下游市场需求,未来国内相关生产企业需不断提升技术工艺水平。