El carburo de silicio negro se utiliza en adhesivos conductores y recubrimientos de blindaje electromagnético.
El carburo de silicio negro, debido a sus propiedades semiconductoras (resistividad controlable), buena conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a ácidos y álcalis, y un costo mucho menor que el polvo de plata, el polvo de níquel y los nanotubos de carbono, se utiliza ampliamente como relleno funcional compuesto en adhesivos conductores de baja a media conductividad, adhesivos conductores térmicos y eléctricos, y recubrimientos de blindaje electromagnético EMI industrial. No puede utilizarse solo para blindaje de alta conductividad y se suele combinar con negro de humo, grafito y polvos metálicos, lo que resalta las ventajas cuádruples de “conductividad + conductividad térmica + resistencia al desgaste + resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas”. Es adecuado para la industria automotriz, el control industrial, la electrónica de alta temperatura y los equipos de almacenamiento de energía. El carburo de silicio verde, debido a su alto aislamiento, es completamente inadecuado para esta aplicación.
I. Aplicación de micropartículas de carburo de silicio negro en adhesivos conductores
Las matrices adhesivas conductoras se componen principalmente de epoxi, silicona y poliuretano. El carburo de silicio negro se divide en dos variantes principales: relleno simple (antiestático) y relleno compuesto (conductor/apantallamiento). Estas se clasifican además según sus escenarios de aplicación:
(I) Adhesivo conductor antiestático
adecuado para: unir componentes que requieren descarga estática y no es adecuado para cortocircuitos completos, incluidos módulos de baterías de litio, montaje de PCB, unión de carcasas antiestáticas, cajas de conexiones fotovoltaicas y módulos de control industrial inflamables/explosivos.
Ventajas principales:
1. Capa adhesiva termoconductora que facilita la disipación del calor al unir componentes que generan calor;
2. Resistente a electrolitos y humedad, lo que evita la corrosión y el fallo del electrolito durante la unión en los paquetes de baterías;
3. Resistente al desgaste y a las vibraciones, lo que mantiene la conductividad y evita la formación de polvo incluso en entornos vehiculares con baches.
(II) Escenarios de adhesivos conductores y térmicamente conductores
: Unión de módulos IGBT, dispositivos de alimentación de pilas de carga, inversores, fuentes de alimentación de vehículos y componentes de energía fotovoltaica, que requieren puesta a tierra conductora y disipación rápida del calor.
Características: Rendimiento de unión inalterado a altas temperaturas (180 ℃ a largo plazo), sin atenuación en la conductividad y la conductividad térmica; a diferencia del adhesivo de plata, que es extremadamente caro, adecuado para la producción en masa de dispositivos de potencia industriales. (III) Sellador conductor de alta temperatura: Adhesivo conductor de organosilicio relleno de carburo de silicio negro, utilizado para sellar y unir elementos calefactores de alta temperatura y juntas de mazos de cables de alta temperatura: Conductividad estable a 200~400 ℃; los rellenos metálicos se oxidan y fallan a altas temperaturas, mientras que el carburo de silicio negro no se oxida; Resistente a gases de combustión de alta temperatura y corrosión volátil ácida/alcalina, combinando sellado, conductividad y resistencia al calor.
(IV) Adhesivo conductor flexible: Adhesivo conductor flexible de poliuretano con adición de polvo ultrafino de carburo de silicio negro (3000~5000 mallas), utilizado para unir cubiertas de cables antiestáticos y juntas de mangueras de goma antiestáticas. La capa adhesiva no se agrieta al doblarse y la trayectoria conductora permanece inalterada tras repetidas deformaciones; resistente al aceite y al envejecimiento.
II. Aplicación de micropartículas de carburo de silicio negro en recubrimientos de blindaje electromagnético (EMI). Los recubrimientos
de blindaje electromagnético se basan en la pérdida por conductividad, la pérdida por polarización dieléctrica y las reflexiones múltiples para absorber y atenuar las ondas electromagnéticas. El carburo de silicio negro rara vez se usa solo para un alto blindaje; se usa principalmente en combinación con negro de humo, polvo de hierro carbonilo y polvo de níquel, y se divide en tres categorías: blindaje para control industrial civil, blindaje para altas temperaturas y blindaje compatible con la absorción de microondas.
(I) Recubrimientos de blindaje electromagnético industrial general (carcasas de equipos, chasis, cajas de control eléctrico)
Adecuado para: convertidores de frecuencia, chasis de servidores, enrutadores industriales, carcasas de pilas de carga, equipos de seguridad, blindaje contra interferencias de radiofrecuencia de 300MHz~10GHz.
(II) Recubrimientos de blindaje electromagnético de alta temperatura (control industrial de alta temperatura, sistemas aéreos para aeronaves, control eléctrico metalúrgico)
Los rellenos metálicos comunes (aluminio, níquel) se oxidan por encima de 200 ℃, lo que provoca una rápida falla del blindaje; los sistemas de carburo de silicio negro resistentes a altas temperaturas son adecuados para condiciones de funcionamiento de 200~450 ℃.
(III) Recubrimientos de blindaje absorbente (radar, equipos de RF, blindaje por absorción) El blindaje convencional se basa en la reflexión de las ondas electromagnéticas, lo que puede provocar fácilmente interferencias secundarias. El carburo de silicio negro combinado con ferrita y polvo de hierro carbonilo crea un recubrimiento de blindaje absorbente donde las ondas electromagnéticas son absorbidas por las pérdidas dieléctricas y magnéticas dentro del recubrimiento, lo que resulta en una reflexión extremadamente baja.
(IV) Recubrimientos antiestáticos dos en uno (Talleres de materiales inflamables y explosivos, plantas de baterías de litio) Estos recubrimientos deben proteger los instrumentos de precisión de las interferencias electromagnéticas externas y, al mismo tiempo, descargar la electricidad estática para prevenir explosiones. El control preciso del contenido de relleno de carburo de silicio negro da como resultado un recubrimiento de alta impedancia: evita la acumulación de estática y la conductividad total que podría causar cortocircuitos y chispas. Combinados con una pequeña cantidad de negro de humo para un ajuste fino del blindaje, estos recubrimientos se utilizan comúnmente en líneas de producción de baterías de litio y salas de instrumentación química.
(V) Escenarios de blindaje especializados
1. Recubrimiento de protección anticorrosión para tuberías: El SiC negro protege contra las corrientes parásitas en la pared interior de las tuberías conductoras de productos químicos, a la vez que resiste la corrosión por ácidos y álcalis y previene la corrosión electroquímica de las tuberías;
2. Pintura de blindaje para inversores fotovoltaicos: Combina blindaje, disipación de calor y resistencia a los rayos UV, solucionando el problema de la acumulación de calor en inversores sellados;
3. Recubrimiento de blindaje del cable: Recubrimiento de superficie del cable extruido, flexible y resistente a la flexión, apto para su uso en exteriores.
III. Diferencias clave entre el carburo de silicio verde y el carburo de silicio negro: El carburo de silicio verde posee una pureza y resistividad extremadamente altas, y es un material aislante; resulta completamente inadecuado para adhesivos conductores o blindaje electromagnético. El carburo de silicio negro obtiene su conductividad semiconductora a través de impurezas naturales y es el único tipo de carburo de silicio apto para blindaje conductor; no deben utilizarse indistintamente.