¿Cuáles son las diferencias entre el grafito isotrópico y el grafito siliconizado?

1. Propiedades del material y diferencias estructurales

✔ Grafito isotrópico:

●  Comportamiento isotrópico: Propiedades físicas uniformes (por ejemplo, conductividad térmica/eléctrica, resistencia mecánica) en las tres dimensiones (x, y, z), sin dependencia direccional.

●  Alta pureza y estabilidad térmica: Fabricado a través de procesos avanzados como la prensado isostático, que ofrece niveles de impureza ultra bajos (contenido de cenizas a escala PPM) y mayor resistencia a altas temperaturas (hasta 2000 ° C+).

●  Maquinabilidad de precisión: Fácilmente fabricado en geometrías complejas, ideal para componentes de procesamiento de obleas de semiconductores (por ejemplo, calentadores, aisladores).

Propiedades físicas del grafito isostático
Propiedad	Unidad	Valor típico
Densidad masiva	g/cm³	1.83
Dureza	HSD	58
Resistividad eléctrica	μΩ.M	10
Resistencia a la flexión	MPA	47
Resistencia a la compresión	MPA	103
Resistencia a la tracción	MPA	31
Módulo de Young	GPA	11.8
Expansión térmica (CTE)	10-6K-1	4.6
Conductividad térmica	W · m-1· K-1	130
Tamaño promedio de grano	μm	8-10
Porosidad	%	10
Contenido de cenizas	PPM	≤5 (después de purificado)

✔ Grafito siliconizado:

● Infusión de silicio: Infundido con silicio para formar una capa compuesta de carburo de silicio (SIC), mejorando significativamente la resistencia a la oxidación y la durabilidad de la corrosión en entornos extremos.

● Anisotropía potencial: Puede retener algunas propiedades direccionales del grafito base, dependiendo del proceso de siliconización.

● Conductividad ajustada: Conductividad eléctrica reducida en comparación congrafito puropero una mayor durabilidad en condiciones duras.

Parámetros principales de grafito siliconizado
Propiedad	Valor típico
Densidad	2.4-2.9 g/cm³
Porosidad	<0.5%
Resistencia a la compresión	> 400 MPA
Resistencia a la flexión	> 120 MPA
Conductividad térmica	120 w/mk
Coeficiente de expansión térmica	4.5 × 10-6
Módulo elástico	120 GPA
Fuerza de impacto	1.9kJ/m²
Fricción lubricada por agua	0.005
Coeficiente de fricción seca	0.05
Estabilidad química	Varias sales, solventes orgánicos, ácidos fuertes (HF, HCl, H₂so4, Hno₃)
Temperatura de uso estable a largo plazo	800 ℃ (atmósfera de oxidación) 2300 ℃ (atmósfera inerte o vacío)
Resistividad eléctrica	120*10-6Ωm

2. Escenarios de aplicación

●  Fabricación de semiconductores: Crisoles y elementos de calefacción en hornos de crecimiento de silicio de cristal único, aprovechando su pureza y su distribución térmica uniforme.

●  Energía solar: Componentes de aislamiento térmico en la producción de células fotovoltaicas (por ejemplo, piezas de horno de vacío).

●  Tecnología nuclear: Moderadores o materiales estructurales en reactores debido a la resistencia a la radiación y la estabilidad térmica.

●  Herramientas de precisión: Moldes para metalurgia en polvo, que se benefician de la alta precisión dimensional.

●  Entornos de oxidación a alta temperatura: Componentes del motor aeroespacial, revestimientos del horno industrial y otras aplicaciones ricas en oxígeno y alta calor.

●  Medios corrosivos: Electrodos o sellos en reactores químicos expuestos a ácidos/álcalis.

●  Tecnología de batería: Uso experimental en ánodos de batería de iones de litio para mejorar la intercalación de iones de litio (aún centrado en la I & D).

●  Equipo semiconductor: Electrodos en herramientas de grabado en plasma, combinando conductividad con resistencia a la corrosión.

3. Ventajas y limitaciones de rendimiento

✔ Grafito isotrópico

Fortalezas:

●  Rendimiento uniforme: Elimina los riesgos de falla direccional (por ejemplo, grietas de estrés térmico).

●  Ultra alta pureza: Previene la contaminación en procesos sensibles como la fabricación de semiconductores.

●  Resistencia a choque térmico: Estable bajo ciclo de temperatura rápida (por ejemplo, reactores CVD).

Limitaciones: 

● Mayores costos de producción y requisitos de mecanizado estrictos.

✔ Grafito siliconizado

Fortalezas:

●  Resistencia a la oxidación: La capa SIC bloquea la difusión de oxígeno, extendiendo la vida útil en entornos oxidativos de alto calor.

●  Durabilidad mejorada: La dureza de la superficie mejorada y la resistencia al desgaste.

●  Inercia química: Resistencia superior a medios corrosivos versus grafito estándar.

Limitaciones: 

●  Reducción de la conductividad eléctrica y una mayor complejidad de fabricación.

4. Resumen

✔ Grafito isotrópico: 

Domina las aplicaciones que requieren uniformidad y pureza (semiconductores, tecnología nuclear).

✔ Grafito siliconizado: 

Excelente en condiciones extremas (aeroespacial, procesamiento químico) debido a la durabilidad mejorada por silicio.