정제 흑연에 대한 수요가 급증함에 따라 높은 수준의 흑연이 필요해졌습니다.

Jan 26, 2024

마이크 산토라 | 2022년 12월 14일

고순도 흑연을 생산하는 용해로는 흑연 및 섬유 강화 탄소와 같은 관련 재료로 제조된 부품도 필요합니다.

전기차, 배터리 에너지 저장 시스템, 차세대 반도체 등 성장 산업에는 고순도 흑연이 필요합니다.

흑연에 대한 전 세계적 수요는 급증하고 있으며 EV 자동차용 배터리, 에너지 저장 시스템, LED, 태양광 장비, 고성능 반도체 및 중요 부품과 같은 다양한 제품에 흑연이 광범위하게 사용됨에 따라 수십 년 동안 계속될 것으로 예상됩니다. 고온 용광로에서.

아이러니하게도 고순도 흑연을 생산하는 용광로는 흑연 및 섬유 강화 탄소와 같은 관련 재료로 제조된 부품도 필요합니다. 흑연의 독특한 원자 구조는 부식성 환경에서 극한의 용광로 온도를 견딜 수 있는 능력을 제공하므로 산업용 용광로에서 사용되는 고온 영역의 중요한 재료로서 이상적인 선택입니다.

"자연에서 발견되는 흑연은 결정질 형태입니다. 광산에서 추출할 경우 일반적으로 탄소 함량이 약 90%입니다. 특수 고온 용광로는 탄소 함량이 약 99.5%인 합성 흑연을 생성합니다. 응용 분야에 더 높은 순도가 필요한 경우 특수 장비를 사용하여 흑연 산업에 맞춤형 산업용 용광로 장비를 공급하는 글로벌 공급업체인 PVA TePla America의 산업용 용광로 부문 수석 제품 및 영업 관리자인 Thomas Palamides는 이렇게 말했습니다.

흑연 공급업체의 경우, 탄소 함량이 높은 합성 흑연에 대한 수요 증가와 미국 국내 반도체 생산을 복원하려는 연방 정부의 계획으로 인해 더 짧은 시간에 더 많은 탑재량을 생산하는 증가된 용량의 전기로 시스템에 대한 필요성이 커지고 있습니다. 재료 정제 공정에는 극한의 온도와 유해 가스가 포함되므로 이러한 산업용 도구에는 고도로 전문화된 공정 제어 및 안전 기능이 필요합니다.

흑연의 독특한 원자 구조는 부식성 환경에서 극한의 용광로 온도를 견딜 수 있는 능력을 제공하므로 산업용 용광로에서 사용되는 고온 영역의 중요한 재료로서 이상적인 선택입니다.

실리콘 카바이드 수요 증가다양한 산업 분야에서 흑연이 필수 구성 요소인 탄화 규소의 용도는 다양합니다.

탄화규소의 우수한 표면 경도는 부품에 높은 수준의 미끄럼, 부식성 및 부식성 내마모성이 필요한 엔지니어링 응용 분야에서 사용을 용이하게 합니다. 탄화규소를 제조하는 가장 간단한 공정은 1,600~2,500°C의 온도에서 흑연 전기 저항로에서 규사와 탄소를 결합하는 것입니다.

그러나 탄화규소를 반도체 소재로 활용하는 분야는 성장 잠재력이 가장 높은 분야 중 하나이다. 많은 미래 세대 전자 제품에서 선택되는 반도체 재료로 실리콘 카바이드가 실리콘을 대체함에 따라 흑연에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 탄화규소는 더 높은 전압 작동에 탁월하며 훨씬 더 넓은 온도 범위와 증가된 스위칭 주파수를 제공합니다.

국내 반도체 제조를 촉진하고 공급망을 강화하기 위한 연방 법률도 탄화규소와 흑연에 대한 수요를 증가시킬 것입니다. CHIPS 및 과학법(CHIPS and Science Act)은 2021년 CHIPS for America Act에 의해 승인된 반도체 인센티브 프로그램에 자금을 지원하기 위해 527억 달러를 책정했습니다.

반도체 산업에서 흑연 사용의 주요 동인 중 하나는 다양한 다운스트림 공정에서 정제된 탄화규소 단결정의 성장입니다. 결정 성장은 소모성 탄화규소 분말을 원료로 하여 시작됩니다. 결정 성장 기계 반응기 내부에서 2,000°C 이상의 온도에 노출되면 분말이 증발합니다. 이 과정에서 기상에서 형성된 실리콘과 탄소 분자는 탄화규소로 구성된 고품질 디스크에서 천천히 결정화됩니다.