硅碳棒材料主要包括單晶和陶瓷2大類。無論作為單晶還是陶瓷材料,硅碳棒的高熱導率都是其能夠廣泛應用的基礎。目前文獻報道的硅碳棒陶瓷室溫熱導率在30一270 W·m·K,遠低于硅碳棒單晶理論室溫熱導率(490 W m·K),這主要是由于硅碳棒陶瓷中存在晶界、固溶體、晶格氧、氣孔等。 影響硅碳棒陶瓷熱導率的主要因素為溫度、氣孔、晶體結構和第二相等。 在硅碳棒陶瓷傳統服役溫度下()25 ℃),其熱導率隨溫度升高逐漸減小。 Si C陶瓷的氣孔特性與其熱導率存在較強相關性,隨氣孔率增大或閉口氣孔數量增多,硅碳棒陶瓷的熱導率顯著降低,而通過構筑特殊氣孔通道,可制備得到具有各向異性且熱導率可控的硅碳棒陶瓷。 硅碳棒多型體熱導率的相關研究仍存在較多爭議,其對硅碳棒陶瓷熱導率的影響主要歸因于材料內部界面熱阻的改變,當硅碳棒晶型趨向一致時,材料的熱學性能更佳。 一般情況下,第二相將導致材料中異質界面增多,使聲子散射頻率增大,但外加高熱導率第二相時,硅碳棒中含有更多熱量傳輸載體,當第二相對硅碳棒熱導率的增益效果大于聲子散射時,材料的熱導率得到提升。 提升硅碳棒陶瓷熱導率的措施 改善硅碳棒陶瓷熱導率的關鍵是降低聲子散射頻率,提升聲子平均自由程。通過降低硅碳棒陶瓷的氣孔率和晶界密度、提升硅碳棒晶界純潔度、減少Si C晶格雜質或晶格缺陷、增加硅碳棒中熱流傳輸載體將有效提升硅碳棒的熱導率。目前,優化燒結助劑種類及含量、高溫熱處理和添加高導熱第二相等是改善Si C陶瓷熱導率的主要措施。www.reviewszon.com |