碳化硅材料新應(yīng)用之隱形材料    
      
       本周，美國斯坦福大學(xué)工程系官網(wǎng)頭條刊登文章，介紹該學(xué)院對超穎材料最新研究所取得的突破。該院最新研究成果顯示，通過添加納米原子，碳化硅超穎材料可以達到"真正隱形"。

       據(jù)該文介紹，每一種自然物質(zhì)都有一個正的光反射比值，然而通過對碳化硅制成的超穎材料添加類似凹面鏡的新月型納米級人工原子，科學(xué)家們便可以調(diào)節(jié)光的反射值，如果能將這個值調(diào)整為零，那物體吸收的光線將不被反射，做到了真正的"隱形"。項目組成員阿特雷在接受采訪時表示："我們能通過調(diào)整納米原子的大小，以及新月凹面的角度，讓我們的超穎材料對所有人類可見的光隱身。"
　　
       超穎材料在美國的研究已經(jīng)有了十余年的歷史。由于自銳性好，光學(xué)相關(guān)的超穎材料基本都由碳化硅制成。同時，由于對超穎材料植入人工原子的工程量很復(fù)雜，目前制造出斗篷大小的隱身衣仍然非常耗費時間，但技術(shù)上已經(jīng)不存在障礙。
　　
        除了斯坦福大學(xué)之外，麻省理工學(xué)院同樣在進行相關(guān)研究，今年三月初媒體報道了該學(xué)員團隊在TED2013會議上展示由方解石制成的隱身盒子。

       在斯坦福團隊另一名成員加西亞看來，"超穎材料在未來將允許我們做到很多現(xiàn)在看來無法想象的事，我甚至無法想象幾年后這一領(lǐng)域的研究水平可以達到多么科幻的程度。" 

       碳化硅的前世今生
       
　    碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟的一種?？梢苑Q為金鋼砂或耐火砂。

       碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以制成的高級耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強度高，節(jié)能效果好。低品級碳化硅（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學(xué)成分，提高鋼的質(zhì)量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。

        碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石（10級）[1]，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時能抗氧化。

　　1905年 第一次在隕石中發(fā)現(xiàn)碳化硅
　　1907年 第一只碳化硅晶體發(fā)光二極管誕生
　　1955年 理論和技術(shù)上重大突破，LELY提出生長高品質(zhì)碳化概念，從此將SiC作為重要的電子材料
　　1958年 在波士頓召開第一次世界碳化硅會議進行學(xué)術(shù)交流
　　1978年 六、七十年代碳化硅主要由前蘇聯(lián)進行研究。到1978年首次采用“LELY改進技術(shù)”的晶粒提純生長方法
　　1987年～至今以CREE的研究成果建立碳化硅生產(chǎn)線，供應(yīng)商開始提供商品化的碳化硅基

        碳化硅新應(yīng)用之3D打印，或?qū)⑹刮覈莆崭嘧h價權(quán)　　

      作為下一代3D打印材料，碳化硅在美國已經(jīng)進入商用階段。美股碳化硅公司科銳今年股價已接近翻番。隨著科研究的不斷突破，碳化硅應(yīng)用有望呈現(xiàn)空前增長。伴隨著科技的進步，資本市場對碳化硅生產(chǎn)商亦相當追捧。美國科銳公司是全球著名的LED外延、芯片與封裝廠商，同時也是世界上最大的碳化硅生產(chǎn)商之一，其碳化硅產(chǎn)品能廣泛用于半導(dǎo)體材料和電子設(shè)備。從該公司官網(wǎng)的介紹可以看到，科銳公司認為其市場優(yōu)勢來源于碳化硅材料，公司以此作為LED外延芯片與制備相關(guān)的器件。今年3月4日，科銳曾推出超低價LED燈泡新產(chǎn)品。

　　目前我國碳化硅的產(chǎn)能利用率僅為60%，產(chǎn)能過剩十分嚴重。大多數(shù)的碳化硅生產(chǎn)企業(yè)幾乎全部產(chǎn)能都集中在低端低附加值的初級產(chǎn)品方面，本身技術(shù)含量低，缺乏核心競爭力，在國際市場沒有定價權(quán)。在產(chǎn)能過剩的環(huán)境下，行業(yè)陷入價格競爭的惡性循環(huán)之中，最終導(dǎo)致許多企業(yè)甚至全行業(yè)處于低利潤甚至是負利潤的狀態(tài)。
　　
　　從現(xiàn)階段3D打印制造的成本構(gòu)成來看，設(shè)備和材料占據(jù)主體部分。目前3D打印材料主要類型是塑料，液態(tài)樹脂和金屬粉末，3D systems和Stratasys公司主要供應(yīng)前兩種材料。從3D systems最新財報來看，3D打印材料收入占比近三成，銷售毛利率也大幅高于3D打印設(shè)備和服務(wù)產(chǎn)品，因此打印材料才是未來3D技術(shù)發(fā)展和公司業(yè)績提升的關(guān)鍵。

　　由此可以推斷，一旦碳化硅材料在3D打印的應(yīng)用更為普及，對于碳化硅產(chǎn)量占全球七成的我國來說，或?qū)⒃趪H市場上占有更多議價權(quán)?！?br /> 　　
　　國內(nèi)碳化硅企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
　
　　新大新材公司從事碳化硅粉體材料生產(chǎn)，市場占有率位居行業(yè)前列。核心產(chǎn)品為為高純度、超精細的綠碳化硅微粉，是光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的專用切割刃料，同時還廣泛應(yīng)用于工程陶瓷、耐火材料和寶石玉器等領(lǐng)域。公司研發(fā)的碳化硅精密陶瓷制品具有耐磨損、抗高溫等特性，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。此外，公司新控股股東平煤神馬注入的易成新材料，也是主營碳化硅精細微粉，并建成了世界最大的碳化硅精細微粉工業(yè)園區(qū)，生產(chǎn)的多種規(guī)格產(chǎn)品，可以滿足國內(nèi)外不同客戶需求。

　　天富熱電公司是國內(nèi)規(guī)?；a(chǎn)碳化硅晶片的企業(yè)，通過與中科院物理研究所合作，成立北京天科合達藍光半導(dǎo)體有限公司。天科合達專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅晶片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，現(xiàn)已研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的碳化硅晶體生長爐和碳化硅晶體生長、加工技術(shù)和專業(yè)設(shè)備。同時，公司建立了完整的碳化硅晶片生產(chǎn)線，成為全球碳化硅晶片的主要供應(yīng)商，其相關(guān)專利技術(shù)已被國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。
　　
　　東方鉭業(yè)公司主要從鉭鈮及其合金制品，碳化硅業(yè)務(wù)占比約10%左右。公司表示，目前正在積極關(guān)注3D打印新材料的研究進展情況。另外，按照經(jīng)營策略，"十二五"期間，公司除了重點發(fā)展傳統(tǒng)鉭鈮鈹產(chǎn)品外，還將側(cè)重發(fā)展碳化硅業(yè)務(wù)，做大做強太陽能光伏材料產(chǎn)業(yè)。