সিলিকন কার্বাইড পণ্যগুলির উচ্চ তাপ পরিবাহিতাকে কোন বিষয়গুলি প্রভাবিত করে

সিলিকন কার্বাইড , SiC এর ভাল ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের কারণে বিভিন্ন শিল্পক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে এর উচ্চ তাপ পরিবাহিতা তাপ অপচয়ের প্রয়োজন হয় এমন পরিস্থিতিতে এটিকে ভাল কার্য সম্পাদন করে। সিলিকনাইজড কার্বন উপকরণগুলির উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের, পরিধান প্রতিরোধের এবং জারা প্রতিরোধের সুবিধা রয়েছে এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইস, হিট এক্সচেঞ্জার, সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, সিলিকনাইজড কার্বনের তাপ পরিবাহিতা স্থির নয় এবং এটি অনেক কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয়। স্ফটিক কাঠামো, উপাদানের বিশুদ্ধতা, তাপমাত্রা, ডোপিং উপাদান এবং প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির দৃষ্টিকোণ থেকে সিলিকনাইজড কার্বন পণ্যগুলির উচ্চ তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে এমন কারণগুলি নিম্নলিখিতগুলি বিশ্লেষণ করবে।

1. স্ফটিক গঠন প্রভাব
সিলিকনাইজড কার্বনের উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এর অনন্য স্ফটিক কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত। সিলিকনাইজড কার্বনের প্রধানত দুটি স্ফটিক কাঠামো রয়েছে: α-টাইপ (ষড়ভুজ গঠন) এবং β-টাইপ (ঘন কাঠামো)। ঘরের তাপমাত্রায়, β-টাইপ সিলিকনাইজড কার্বনের তাপ পরিবাহিতা α-টাইপ সিলিকনাইজড কার্বনের চেয়ে সামান্য বেশি। β-টাইপ সিলিকনাইজড কার্বনের পারমাণবিক বিন্যাস আরও কমপ্যাক্ট, জালির কম্পন আরও সুশৃঙ্খল, এবং তাপ প্রতিরোধের হ্রাস করা হয়। অতএব, একটি উপযুক্ত স্ফটিক কাঠামো নির্বাচন করা উপাদানের তাপ পরিবাহিতা উন্নত করতে পারে।
যাইহোক, উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে, α-টাইপ সিলিসিফাইড কার্বন ধীরে ধীরে ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতা দেখায়। যদিও ঘরের তাপমাত্রায় এর তাপ পরিবাহিতা সামান্য কম, তবে এটি উচ্চ তাপমাত্রায় ভালো তাপ পরিবাহিতা বজায় রাখতে পারে। এর মানে হল যে নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন পরিবেশে, সঠিক স্ফটিক কাঠামো নির্বাচন করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

2. বস্তুগত বিশুদ্ধতার প্রভাব
সিলিসিফাইড কার্বন পদার্থের তাপ পরিবাহিতা তাদের বিশুদ্ধতার উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। উচ্চতর বিশুদ্ধতা সহ সিলিসিফাইড কার্বন স্ফটিকগুলিতে কম অমেধ্য রয়েছে এবং তাপ স্থানান্তরের সময় জালি কম্পনের বিক্ষিপ্ততা হ্রাস পায়, তাই তাপ পরিবাহিতা উন্নত হয়। বিপরীতভাবে, উপাদানের অমেধ্যগুলি জালির ত্রুটি তৈরি করবে, তাপ প্রবাহের স্থানান্তরকে বাধা দেবে এবং তাপ পরিবাহিতা কার্যকারিতা হ্রাস করবে। অতএব, অন্যান্য উচ্চ তাপ পরিবাহিতা নিশ্চিত করার জন্য উত্পাদনের সময় সিলিসিফাইড কার্বন পদার্থের উচ্চ বিশুদ্ধতা বজায় রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
কিছু অবশিষ্ট অমেধ্য, যেমন ধাতব অক্সাইড বা অন্যান্য নিরাকার পদার্থ, সিলিসিফাইড কার্বন ক্রিস্টালের শস্যের সীমানায় তাপীয় বাধা তৈরি করবে, উপাদানটির তাপ পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করবে। এই অমেধ্যগুলি শস্যের সীমানায় তাপ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটাবে, বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রায়। অতএব, কাঁচামাল এবং উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির বিশুদ্ধতা কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা সিলিসিফাইড কার্বনের তাপ পরিবাহিতা উন্নত করার অন্যতম প্রধান পদক্ষেপ।

3. তাপ পরিবাহিতার উপর তাপমাত্রার প্রভাব
তাপমাত্রা কার্বন সিলিসাইডের তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে এমন একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে উপাদানের জালির কম্পন বৃদ্ধি পাবে, যার ফলে ফোনন বিচ্ছুরণ বৃদ্ধি পাবে, যা তাপের পরিবাহকে প্রভাবিত করবে। নিম্ন তাপমাত্রার পরিবেশে, কার্বন সিলিসাইড পদার্থের তাপ পরিবাহিতা তুলনামূলকভাবে বেশি, তবে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে তাপ পরিবাহিতা ধীরে ধীরে হ্রাস পাবে।
কার্বন সিলিসাইডের তাপ পরিবাহিতা বিভিন্ন তাপমাত্রার পরিসরে পরিবর্তিত হয়। সাধারণভাবে বলতে গেলে, কম তাপমাত্রায় কার্বন সিলিসাইডের তাপ পরিবাহিতা বেশি দেখা যায়, কিন্তু যখন তাপমাত্রা 1000°C অতিক্রম করে, তখন এর তাপ পরিবাহিতা ধীরে ধীরে দুর্বল হয়ে যায়। তা সত্ত্বেও, উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে কার্বন সিলিসাইডের তাপ পরিবাহিতা অন্যান্য সিরামিক পদার্থের তুলনায় এখনও ভাল।

4. ডোপিং উপাদানের প্রভাব
কার্বন সিলিসাইড পদার্থের তাপ পরিবাহিতাকে অপ্টিমাইজ করার জন্য, কিছু ডোপিং উপাদান সাধারণত শিল্পে চালু করা হয়, যা উপাদানের স্ফটিক গঠন এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করতে পারে, যার ফলে তাপ পরিবাহিতা প্রভাবিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, নাইট্রোজেন বা অ্যালুমিনিয়ামের মতো উপাদানগুলির সাথে ডোপিং কার্বন সিলিসাইডের তাপ পরিবাহিতা পরিবর্তন করতে পারে।
যাইহোক, ডোপিং নেতিবাচক প্রভাব হতে পারে। যদি ডোপিং ঘনত্ব খুব বেশি হয়, স্ফটিক কাঠামোর ত্রুটিগুলি বৃদ্ধি পায় এবং ডোপড পরমাণুগুলি জালির পরমাণুর সাথে যোগাযোগ করে, যার ফলে জালির কম্পন বৃদ্ধি পায়, তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং শেষ পর্যন্ত উপাদানটির তাপ পরিবাহিতা হ্রাস পায়। তাই, অন্যান্য বৈশিষ্ট্য (যেমন বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা) বাড়ানোর সময় তাপ পরিবাহিতার উপর নেতিবাচক প্রভাব কমানোর জন্য ডোপিং উপাদানের ধরন এবং ঘনত্ব সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন।

5. প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির প্রভাব
সিলিকনাইজড কার্বন পদার্থের উত্পাদন প্রক্রিয়া তাদের তাপ পরিবাহিতার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। বিভিন্ন উৎপাদন পদ্ধতি যেমন সিন্টারিং প্রক্রিয়া, গরম চাপ ছাঁচনির্মাণ, এবং বাষ্প জমা শস্যের আকার, ঘনত্ব এবং উপাদানের ছিদ্রকে প্রভাবিত করবে, এগুলি সবই তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করবে।
উদাহরণস্বরূপ, হট প্রেসিং সিন্টারিং দ্বারা উত্পাদিত সিলিকনাইজড কার্বন উপাদানগুলিতে সাধারণত উচ্চ ঘনত্ব এবং কম ছিদ্র থাকে, ছোট তাপ পরিবাহী পথ এবং তাই ভাল তাপ পরিবাহিতা থাকে। প্রচলিত সিন্টারিং পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রস্তুত করা সিলিকনাইজড কার্বন সামগ্রীতে আরও ছিদ্র এবং মাইক্রোস্কোপিক ত্রুটি থাকতে পারে, যার ফলে তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং তাপ পরিবাহিতা হ্রাস পায়।3