Развитие электроники, энергетики, авиации, транспорта и оборонной промышленности напрямую зависит от материалов с заданными свойствами: высокой прочностью, малым весом, жаростойкостью, проводимостью, изоляцией или устойчивостью к агрессивным средам.
Материалы для полупроводников
Полупроводниковые материалы применяются там, где нужно управлять электрическим током: в микросхемах, датчиках, силовой электронике, светодиодах, солнечных батареях.
Кремний Si — основной материал микроэлектроники. Из него производят пластины для процессоров, транзисторов, диодов, микроконтроллеров. Он востребован благодаря доступности, стабильности и развитой технологии обработки. Рабочая ширина запрещённой зоны — около 1,12 эВ.
Карбид кремния SiC используют в силовых диодах, инверторах, зарядных станциях, электромобилях. Он выдерживает высокие температуры до 600 °C, напряжения свыше 1200–3300 В, имеет высокую теплопроводность и подходит для мощной электроники.
Нитрид галлия GaN нужен для быстрых транзисторов, 5G-оборудования, радаров, зарядных устройств. Его ценят за высокую частоту переключения, малые потери и работу при больших напряжениях. Ширина запрещённой зоны — около 3,4 эВ.
Арсенид галлия GaAs применяют в СВЧ-электронике, лазерах, фотодетекторах, спутниковой связи. Он быстрее кремния и эффективен в оптоэлектронике.
Германий Ge используется в ИК-оптике, фотонике, детекторах и некоторых высокоскоростных микросхемах.
Материалы для сверхпроводников
Сверхпроводники проводят ток без электрического сопротивления при низких температурах. Они нужны для мощных магнитных систем, медицины, энергетики и научных установок.
Ниобий-титан NbTi — один из самых распространённых сверхпроводников. Работает при температуре жидкого гелия около 4,2 К, применяется в МРТ, ускорителях частиц, магнитных сепараторах.
Ниобий-олово Nb₃Sn выдерживает более сильные магнитные поля, чем NbTi, применяется в термоядерных установках, мощных лабораторных магнитах, исследовательском оборудовании.
ВТСП-материалы YBCO и BSCCO работают при температурах жидкого азота около 77 К, что упрощает охлаждение. Они используются в сверхпроводящих кабелях, магнитах, накопителях энергии, транспортных системах.
MgB₂ перспективен для кабелей, магнитов и криогенной техники: он дешевле многих сверхпроводников и работает при температуре около 39 К.
Композитные материалы
Композиты востребованы из-за сочетания свойств: лёгкость, прочность, жёсткость, электроизоляция, химическая стойкость. Их производят разными методами, включая горячее прессование лабораторным термопрессом, когда слои армирующего материала и связующего формуются под давлением и температурой.
Углепластики состоят из углеродного волокна и полимерной матрицы. Они в 3–5 раз легче стали, имеют высокую прочность и жёсткость. Применяются в авиации, автоспорте, беспилотниках, судостроении, протезировании.
Стеклопластики дешевле углепластиков, являются хорошими изоляторами, устойчивы к влаге и химическим средам. Используются в строительстве, корпусах лодок, трубах, электрощитах, антеннах.
Базальтопластики отличаются огнестойкостью, прочностью и устойчивостью к коррозии. Применяются в арматуре, панелях, дорожном строительстве, защитных конструкциях.
Текстолит, гетинакс, стеклотекстолит получают прессованием слоистых материалов с полимерными смолами. Они прочные, износостойкие, диэлектрические, применяются в электротехнике, машиностроении, приборостроении.
Металлические сплавы с заданными свойствами
Титановые сплавы ВТ6, Ti-6Al-4V обладают прочностью до 900–1100 МПа, малой плотностью около 4,43 г/см³ и коррозионной стойкостью. Применяются в авиации, медицине, химической промышленности.
Алюминиевые сплавы 7075, 6061, Д16 лёгкие, технологичные, прочные. Плотность около 2,7 г/см³, прочность у высокопрочных марок — до 500–600 МПа. Используются в самолётах, автомобилях, строительных профилях.
Никелевые жаропрочные сплавы Inconel, ХН-серии работают при 800–1100 °C, устойчивы к окислению и ползучести. Нужны для турбин, двигателей, печей, энергетики.
Медные сплавы — бронзы и латуни имеют высокую электропроводность, износостойкость и коррозионную стойкость. Применяются в контактах, втулках, теплообменниках, арматуре.
Бериллиевая бронза сочетает упругость, прочность до 1200 МПа и хорошую проводимость. Используется в пружинах, разъёмах, искробезопасном инструменте.
Современные материалы востребованы потому, что позволяют делать технику легче, мощнее, экономичнее и надёжнее — от микрочипов и аккумуляторов до самолётов, кораблей и энергетических установок.
Информация от производетля термопрессов "Полиметалл".
|
