铝基碳化硅复合材料的创新应用与发展趋势
在现代科技飞速发展的时代,复合材料的出现为众多领域带来了革命性的变革。其中,铝基碳化硅复合材料AlSiC(SICP/Al或Al/SiC、SiC/Al)以其优异的性能和应用广泛性,成为了科技领域的新星。
铝基碳化硅复合材料的出现,完美结合了铝合金与碳化硅的优点。通过精心的设计,将SiC颗粒以特定的形式、比例和分布状态融入铝合金基体,构成了一个多组相、具有明显界面的复合材料体系。
这种复合材料的制备工艺多种多样,包括粉末冶金法、压力浸渗工艺、反应自生成法等。原位生成法、机械搅拌法等方法更是为铝基碳化硅复合材料的生产提供了多样化的选择。
那么,铝基碳化硅复合材料究竟为何能够在众多材料中脱颖而出呢?答案就在于其优异的性能。这种材料具有高导热性,这意味着它能够迅速地将热量传导出去,保证设备的稳定运行。同时,它的热膨胀系数与芯片相匹配,这大大降低了因热胀冷缩引起的设备故障。此外,它还具有密度小、重量轻、高硬度和高抗弯强度等优点,这使得它在众多领域都有广泛的应用前景。
铝基碳化硅复合材料在航空航天领域的应用尤为突出。由于其高强度、高耐磨性和优异的尺寸稳定性,它成为了飞机、直升机等航空器的理想材料。美国的DWA公司和英国的AMC公司已经将这种材料批量应用于EC-120和EC-135直升机的旋翼系统,大大提高了构件的刚度和使用寿命。
此外,铝基碳化硅复合材料在电子元器件封装领域也有着不可或缺的地位。将铝与高体积分数的碳化硅复合,可以得到低密度、高导热率和低膨胀系数的封装材料。这种材料有效地解决了电子电路的热失效问题,为电子设备的稳定运行提供了有力的保障。
随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下,本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力,逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局,推进中国半导体材料国产化进程,促进中国半导体材料行业的发展。
数据显示,2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长,从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计,2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆,占比超过40%,成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临,汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求,IGBT市场规模将持续增长,IGBT市场在2020年的规模为54亿美元,从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量,2020年市场规模为为5.09亿美元,2020-2026年的复合年增长率为23%,预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。
随着5G、智慧物联网时代的到来,中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局,正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前,我国已经成为最大的半导体市场,并且继续保持最快的增速,预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。