Preview

Вестник НЯЦ РК

Расширенный поиск

РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ (ОБЗОР)

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-2-30-41

Полный текст:

Аннотация

В статье представлен краткий обзор промышленных технологий и результатов научных исследований процессов получения карбида кремния. Исследования по получению мелкодисперсного, пористого и наноразмерного карбида кремния проводятся в ведущих научно-исследовательских институтах и организациях мира. Среди научных задач, которые возникают перед исследователями, можно отметить снижение энергозатрат, повышение экологической безопасности промышленных технологий и чистоты готового продукта. Одним из перспективных способов получения карбида кремния является карботермическое восстановление капсулированного пироуглеродом кремнезема в реакторах с электротермическим псевдоожиженным слоем.

Об авторах

К. В. Семейко
Институт газа НАН Украины; Национальный авиационный университет
Украина

Киев



А. И. Малиновский
Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси
Беларусь

Минск



A. Ж. Гребеньков
Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси
Беларусь

Минск



С. Ю. Саенко
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»
Украина

Харьков



К. В. Лобач
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»
Украина

Харьков



А. Д., Кустовская
Национальный авиационный университет
Украина

Киев



А. А. Ляпощенко
Сумской государственный университет
Украина

Сумы



В. И. Склабинский
Сумской государственный университет
Украина

Сумы



Список литературы

1. Лебедев А.А. О сравнении радиационной стойкости кремния и карбида кремния. – Физика и техника полупроводников [Текст] / А.А. Лебедев, В.В. Козловский // 2014, том 48, вып. 10. – C. 1329–1331.

2. Hrubcína L. Исследование радиоционной стойкости Siи SiCдетекторов на пучке ионов Хе. [Текст] / L. Hrubcína, Ю.Б. Гуровa, B. Zaťkob, О.М. Ивановa, С.В. Митрофановa, С.В. Розовa, В.Г. Сандуковский, В.А. Семинa, В.А. Скуратовa // Приборы и техника эксперимента. – 2018, № 6. – С. 5–7.

3. Cozzo C. SiC Cladding Thermal Conductivity Requirements for Normal Operation and LOCA Conditions. [Текст] / C. Cozzo // Prog. Nucl. Eng. 2018, 106, P. 278– 283.

4. Гребенник В.Н. Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы – инновационное направления развитие атомной энергетики [Текст] / В.Н. Гребенник, Н.Е. Кухаркин, Н.Н. Пономарев-Степной // М.: Энергоатомиздат. 2008. – 136 с.

5. Ahn K. Safety Evaluation of Silicon Carbide and Zircaloy4 Cladding during a Large-Break Loss-of-Coolant Accident [Текст] / K. Ahn, K. Joo, S.P. Park // Energies. 2018, 11, 3324. – 13 p. https://doi.org/10.3390/en11123324

6. Silicon Carbide Market Size, Share & Trends Analysis Report By Product (Black & Green), By Application (Steel, Automotive, Aerospace, Military & Defense), By Region, And Segment Forecasts, 2020–2027. [Текст] Grand View Research is registered in the State of California at Grand View Research, Inc. San Francisco. 2020. – 94 p.

7. Cheung R. Silicon carbide microelectromechanical systems for harsh environments [Текст] / R. Cheung // Imperial College Press. 2006. – 181 p.

8. Takahiro Muranaka. Superconductivity in carrier-doped silicon carbide [Текст] / Takahiro Muranaka, Yoshitake Kikuchi, Taku Yoshizawa, Naoki Shirakawa, Jun Akimitsu // Science and Technology of Advanced Materials. Volume 9. 2008. – P. 4–8. https://doi.org/10.1088/14686996/9/4/044204

9. Хенит Г. Карбид кремния [Текст] / Г. Хенита, Р. Рол // пер. с англ.; М. Мир: 1972. – 349 с.

10. Pat. No. 17911 Great Britain. Synthese von SiC während des Schmelzprozesses. von Kohlenstoff und Aluminiumsilikaten. 1892.

11. Pat. No. 492767 US. Production of artificial crystalline carbonaceous materials / E.G. Acheson // Applicant and patent holder: E.G. Acheson, Assingor to the carborundum company. applic. date: 10.05.1892; publ. date: 28.02.1893.

12. Агеев О.А. Карбид кремния: технология, свойства, применения [Текст] / О.А. Агеев, А.Е. Беляев, Н.С. Болтовец, В.С. Киселев, Р.В. Конакова, А.А. Лебедев, В.В. Миленин, О.Б. Охрименко, В.В. Поляков, А.М. Светличный, Д.И. Чередниченко / Под общей редакцией член-корр. НАНУ, д.ф.-м.н., проф. Беляева А.Е., д.т.н., проф. Конаковой Р.В. // Харьков: «ИСМА». 2010. – 532 с.

13. Parmentier J. Formation of SiC via carbothermal reduction of a carbon –containing MCM-48 silica phase: a new route to produce high surface area SiC [Текст] / J. Parmentier et all. // Ceramics International, V.28, Issue 1, 2002. – P. 1– 7.

14. Coune G. and all, High porosity SiC prepared via a process involving an SHS stage [Текст] / G. Coune and all // Journal of the European Ceramic Society, Vol.23, Issue 11, 2003. – P. 1949–1956.

15. Yanjie Su. Carbon nanomaterials synthesized by arc discharge hot plasma [Текст] / Yanjie Su, Yafei Zhang // Carbon, Vol. 83. 2015. – P. 90–99.

16. Jieshan Qiu. Synthesis of carbon-encapsulated nickel nanocrystals by arc-dischargeof coal-based carbons in water [Текст] / Jieshan Qiu, Yongfeng Li, Yunpeng Wang, Zongbin Zhao, Ying Zhou, Yanguo Wang // Fuel, Vol. 83. 2004. – P. 615–617.

17. Jiang Zhao, Yanjie Su, Zhi Yang, Liangming Wei, Ying Wang, Yafei Zhang. Arc synthesis of double-walled carbon nanotubes in low pressure air and their superior field emission properties // Carbon. 2013. Vol. 58. – P. 92–98.

18. Yanjie Su. Low-cost synthesis of single-walled carbonnanotubes by low-pressure air arc discharge [Текст] / Yanjie Su, Hao Wei, Tongtong Li, Huijuan Geng, Yafei Zhang // Materials Research Bulletin. 2014. – P. 23–24.

19. Пак А.Я. Электродуговой синтез и очистка от углеродных примесей кубического карбида кремния в воздушной атмосфере [Текст] / А.Я. Пак, М. А. Рудмин, Г.Я. Мамонтов, О.А. Болотникова // Сверхтвердые материалы, № 3. 2018. – С. 3–12.

20. Пак А.Я. Влияние энергии на фазовый состав продукта безвакуумного электродугового карбида кремния [Текст] / А.Я. Пак, Г.Я. Мамонтов, О.А. Болотникова // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования, Т. 19, № 2. 2018. – С. 165–176.

21. Кокорина А.И. Электродуговой синтез карбида кремния и получение высоконаполенного металломатричного композита на его основе [Электрон. текстовые дан.] / А.И. Кокорина, А.Я. Пак // Междисциплинарные проблемы аддитивных технологий: сборник тезисов V Всероссийского научного семинара, 5–6 декабря 2019, Томск. – С. 37–38.

22. Андриевский Р.А. Наноразмерный карбид кремния: синтез, структура, свойства [Текст] / Р.А. Андриевский // Успехи химии, № 78(9). 2009. – С. 889–900.

23. Севастьянов В.Г. Влияние природы прекурсоров высокодисперсного углерода на морфологию наночастиц карбида кремния [Текст] / В.Г. Севастьянов, Р.Г. Павелко, Н.Т. Кузнецов // Химическая технология, T. 1. 2007. – С. 12–17.

24. Павелко Р.Г. Синтез высокодисперсных форм карбида кремния [Текст] : дис. ... канд. хим. наук: 02.00.01: защищена 24.05.2007 / Павелко Роман Георгиевич. – М.: 2007. – 222 с.

25. Московских Д.О. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нанопорошков карбида кремния [Текст] / Д.О. Московских, А.С. Мукасьян, А.С. Рогачев // Доклады Академии Наук. 2013. – Т. 449. – № 2. – С. 1–4.

26. Сафаева Д.Р., Титова Ю.В., Майдан Д.А. Получение карбида кремния по азидной технологии с использованием различных источников углерода [Текст] / Д.Р. Сафаева, Ю.В. Титова, Д.А. Майдан // Современные материалы, техника и технологии, № 6(14). 2017. – С. 129–133.

27. Кондратьева Л. А. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез порошков нитридных композиций Si3N4-TiN, Si3N4-AlN, Si3N4-BN, AlN-BN, AlNTiN, BN-TiN с применением азида натрия и галоидных солей [Текст]: дис. ... докт. техн. наук: 01.04.17: защищена: 28.09.2018 / Кондратьева, Людмила Александровна. Самара: 2018. – 881 с.

28. Сивков А.А. Прямой плазмодинамический синтез ультра-дисперсного карбида кремния [Текст] / А.А. Сивков, Д.С. Никитин, А.Я. Пак, И.А. Рахматуллин // Письма в ЖТФ, Том 39. Вып. 2. 2013. – С.15–20.

29. Сивков А.А. Получение ультрадисперсного кристаллического карбида кремния методом плазмодинамического синтеза [Текст] / А.А. Сивков, Д.С. Никитин, А.Я. Пак, И.А. Рахматуллин // Сверхтвердые материалы, № 3. 2013. – С. 11–18.

30. Никитин Д.С. Плазмодинамический синтез нанодисперсного карбида кремния и возможность изменения характеристик продукта [Текст] / Д.С. Никитин, А.А. Сивков / Вектор науки ТГУ, №3. 2013. – С. 80–82.

31. Никитин Д.С. Плазмодинамический синтез нанодисперсного карбида кремния и управление составом продукта [Текст] / Д.С. Никитин // Материалы XХ Международной научно-практической конференции: «Современные техника и технологии» Секция 6: Материаловедение. 2014. – С. 71–72.

32. Manuel Alejandro Perez-Guzman. Growth and SelfAssembly of Silicon–Silicon Carbide Nanoparticles into Hybrid Worm-Like Nanostructures at the Silicon Wafer Surface [Текст] / Manuel Alejandro Perez-Guzman, Rebeca Ortega-Amaya, Yasuhiro Matsumoto, Andres Mauricio Espinoza-Rivas, Juan Morales-Corona, Jaime Santoyo-Salazar, Mauricio Ortega-Lopez // Nanomaterials, No. 8 (954). 2018. – P. 47–56. https://doi.org/10.3390/nano8110954

33. Liu, R. Large-scale synthesis of monodisperse SiC nanoparticles with adjustable size, stoichiometric ratio and properties by fluidized bed chemical vapor deposition [Текст] / R. Liu, M. Liu, J. Chang // Journal of Nanoparticle Research, No. 19. 2017. – P. 42–48. https://doi.org/10.1007/s11051-016-3737-y

34. Mita Dasog. Low temperature synthesis of silicon carbide nanomaterials using a solid-state method [Текст] / Mita Dasog, Larissa F. Smith, Tapas K. Purkait, Jonathan G. C. Veinot // Chemical Communication, No. 49. 2013. – P. 7004–7006. https://doi.org/10.1039/c3cc43625j

35. Ivanov P.A. Effective Carrier Concentration in Porous Silicon Carbide [Текст] / P.A. Ivanov, M.G. Mynbaeva, S.E. Saddow // Semicond. Sci. Technol., Vol. 19, No 3. 2004. – P. 319–322.

36. Matsumoto T. Blue-Green Luminescence from Porous Silicon Carbide [Текст] / T. Matsumoto, J. Takahashi, T. Tamaki, T. Furtagi // Applied Physics Letter, Vol. 64(2). 1994. – P. 226–228. https://doi.org/10.1063/1.111979

37. Shor J.S. Direct observation of porous SiC formed by anodization in HF [Текст] / J.S. Shor, J. Grinerg, B.Z. Weiss., A.D. Kzurz // Applied Physics Letters, Vol. 62. 1993 – P. 2836–2838.

38. Светличная П.А. Получение и свойства пористого карбида кремния [Текст] / П.А. Светличная, Н.Н. Московченко, П.В. Серба // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, № 1. 2005.– С. 53–57.

39. Сорокин Л.М. Особенности структуры пористого карбида крения, полученного электрохимическим травленим на положках 6H-SiC [Текст] / Л.М. Сорокин, Н.С. Савкина, В.Б. Шуман, А.А. Лебедев, Г.Н. Мосина, Дж. Хатчисон // Письма в ЖТФ, Том 28, вып. 22. 2002. – С. 23–31.

40. Hongsheng. Influence of sintering atmosphere on the performance of porous silicon carbide ceramics [Текст] / Hongsheng, Kaihong Zhang, Ziqiang Li, Xiaoxue Liu // Proceedings 4th International Conference on Machinery, Materials and Computing Technology. 2016. – P. 150– 155.

41. Ferraro, C., Garcia-Tunon, E., Barg, S., Miranda, M., Ni, N., Bell, R., Saiz, E. SiC porous structures obtained with innovative shaping technologies. [Текст] / C. Ferraro, E. Garcia-Tunon, S. Barg, M. Miranda, N. Ni, R. Bell, E. Saiz // Journal of the European Ceramic Society, Vol. 38, Issue 3. 2018. – P. 823–835. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.09.048

42. Бородуля В.А., Виноградов Л.М., Гребеньков А.Ж., Михайлов А.А. Синтез карбида кремния в электротермическом реакторе с кипящим слоем углеродных частиц [Текст] / В.А. Бородуля, Л.М. Виноградов, А.Ж. Гребеньков, А.А. Михайлов // Горение и плазмохимия, Т. 13, № 2. 2015. – С. 92–102.

43. Бородуля В.А. Карботермический синтез пористых порошков карбида кремния в реакторе электротермического кипящего слоя и перспективы его использования в полимерных композитах [Текст] / В.А. Бородуля, Л.М. Виноградов, А.Ж. Гребеньков, В.И. Дубкова, А.А. Михайлов, Т.И. Пинчук // Материалы 6-го Международного симпозиума «Пористые проницаемые материалы и технологии и изделия на их основе». 19–20 октября 2017 г., Минск. – С. 524–538.

44. Бородуля В.А. Синтез карбидокремниевых порошковых материалов карботермическим восстановление кремнезема в реакторе электротермического кипящего слоя [Текст] / В.А. Бородуля, Л.М. Виноградов, А.Ж. Гребеньков, А.А. Михайлов // Сборник научных статей «Порошковая металлургия в Беларуси: Вызовы времени». 2017. – С. 357–366.

45. Дубкова В.И., Наночастицы мелкодисперсного карбида кремния полученного в электротермическом кипящем слое – структурный модификатор термопластичных полимеров [Текст] / В.И. Дубкова, В.А.Бородуля, Л.М. Виноградов, С.М. Данилова-Третьяк, Л.Е Евсеева., Т.И. Пинчук // ИФЖ, Том 92, № 5. 2019. – С. 2291– 2305.

46. Евразийский патент ЕА № 027539, МПК С01В 31/36 (2006.01), С01В 31/00 (2006.01), B01J 8/00 (2006.01). Способ и установка для получения карбида кремния / В.А. Бородуля, Л.М. Виноградов, А.Ж. Гребеньков, А.А. Михайлов; заявитель и собственник патента: Государственное научное учреждение «Институт теплои масообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси». – № 20150055; заявл. 07.05.2015; опубл. 31.08.2017.

47. Пат. 146598 Україна, МПК C23C16/26. Спосіб одержання піровуглецю / К.В. Сімейко, В.О. Бородуля, С.Ю. Саєнко, К.В. Лобач, О.П. Кожан, В.М. Дмітрієв М.А. Сидоренко, Я.О. Івачкін, О.В. Марасін, С.С. Кустовський, Р.Є. Чумак; заявник і патентовласник: Інститут газу НАН України. – № u 202006806; заявл. 22.10.2020; опубл. 04.03.2021.

48. Пат. 133969 Україна, МПК (2019.01) C04B 3500, C04B 35/56 (2006.01) C01B 32/956 (2017.01). Спосіб одержання карбіду кремнію / К.В. Сімейко, Б.І. Бондаренко, В.А. Бородуля, Л.М. Виноградов, А.Ж. Гребеньков, О.П. Кожан, В.М. Дмітрієв, В.С. Рябчук, М.А. Сидоренко, І.О. Писаренко; заявник і патентовласник: Інститут газу НАН України. – № u 201811907; заявл. 3.12.2018; опубл. 25.04.2019.

49. Семейко К.В. Развитие некоторых сопутствующих технологий ядерных реакторов с газовым теплоносителем IV поколения / К.В. Семейко // Вестник Национального ядерного центра Республики Казахстан. – 2019. – Выпуск 3 (79). – С. 24–29.

50. Сімейко К.В. Науково-технологічні основи високотемпературних процесів у електротермічному псевдозрідженому шарі. дис. … докт. техн. наук. 05.17.08, захищена 26.03.2021 / Сімейко Костянтин Віталійович. Львів, 2021. – 391 с.


Для цитирования:


Семейко К.В., Малиновский А.И., Гребеньков A.Ж., Саенко С.Ю., Лобач К.В., Кустовская А.Д., Ляпощенко А.А., Склабинский В.И. РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ (ОБЗОР). Вестник НЯЦ РК. 2021;(2):30-41. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-2-30-41

For citation:


Simeiko K.V., Malinouski, A.I., Grebenkov A.Z., Sayenko S.Yu., Lobach K.V., Kustovska A.D., Liaposhchenko O.O., Sklabinskyi V.I. DEVELOPMENT OF TECHNOLOGIES OF SILICON CARBIDE PRODUCING (REVIEW). NNC RK Bulletin. 2021;(2):30-41. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-2-30-41

Просмотров: 72


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)