Con respecto a los tipos de materiales de grafito de carbono utilizados en productos de grafito en las industrias semiconductores y fotovoltaicas, los expertos de la industria creen que pueden dividirse en tres categorías, o tres etapas de desarrollo. La primera categoría son los productos de grafito producidos con molduras de compresión (o extrusión o moldeo por vibración). Actualmente, estos productos representan una pequeña porción de los productos de material de gráfico de carbono utilizados en las industrias semiconductores y fotovoltaicas. La segunda categoría son los productos de grafito de alta pureza isotrópicos producidos con presiones isostáticas. Estos productos son actualmente los más utilizados en las industrias semiconductores y fotovoltaicas, lo que representa más del 80% del volumen global de productos de grafito utilizado en estos sectores. La tercera categoría son los compuestos de fibra de carbono-carbono. Estos son materiales y productos más nuevos que reemplazan los materiales de grafito en estas aplicaciones.
El uso de compuestos de fibra de carbono-carbono puede considerarse la tercera etapa en la aplicación de calentadores, materiales de aislamiento térmico y otros materiales en las industrias semiconductores y fotovoltaicas, lo que representa un mayor nivel de desarrollo tecnológico. Sin embargo, esto no significa que los productos de grafito isotrópicos de alta pureza utilizados actualmente sean eliminados y reemplazados por completo por compuestos de fibra de carbono-carbono. Los expertos de la industria creen que ninguno de los tipos de material y el producto reemplazarán al otro en las industrias semiconductores y fotovoltaicas. Predicen que el mercado se convertirá en una situación en la que cada uno posee una parte significativa del mercado.
Los compuestos de carbono-carbono son matrices de carbono reforzadas con fibra de carbono. Ofrecen características sobresalientes, como peso ligero, excelente resistencia a la ablación, resistencia al choque térmico, alta tolerancia al daño, resistencia a la alta temperatura y una alta designabilidad. Por lo tanto, se usan ampliamente en una amplia gama de campos, incluidos la energía aeroespacial, la aviación y la energía atómica. Además, los materiales compuestos se pueden adaptar a las propiedades y formas deseadas para aplicaciones específicas seleccionando el tipo de fibra, la estructura, la cantidad, el precursor de la matriz y las condiciones de procesamiento. En consecuencia, sus aplicaciones se están expandiendo y ganando una atención creciente. Los compuestos de carbono-carbono son mucho más fuertes que el grafito y ofrecen una excelente estabilidad dimensional, resistencia al impacto y resistencia al choque térmico, con propiedades mecánicas generales que superan las de grafito. A través de la purificación, el contenido de impureza metálica de estos materiales se puede controlar a menos de 5 ppm.
Los productos de campo térmico compuesto de carbono-carbono utilizados en las industrias semiconductores y fotovoltaicas ofrecen las siguientes ventajas significativas sobre los productos de grafito tradicionales:
① Extienden significativamente la vida útil del producto y reducen los tiempos de reemplazo de componentes, mejorando así la utilización del equipo y reduciendo los costos de mantenimiento.
② En comparación con los productos de grafito tradicionales, se pueden hacer más delgados, permitiendo que los equipos existentes produzcan productos de mayor y mayor diámetro, ahorrando una inversión significativa en nuevos equipos y asegurando un campo de temperatura más uniforme.
③ Debido a su excelente resistencia al choque térmico, son menos susceptibles a grietas en condiciones de vibración térmica de alta temperatura repetidas, evitando así las fluctuaciones del campo de temperatura.
④ Los productos de campo térmico de grafito tradicional son difíciles de formar al extraer productos de gran diámetro. Sin embargo, debido al excelente rendimiento de los materiales compuestos de carbono-carbono, los productos de campo térmico compuesto de carbono-carbono se están utilizando ampliamente en procesos de tracción de gran diámetro en el extranjero.
⑤ El uso de materiales compuestos de carbono-carbono como aislamiento térmico (escudos de calor) en los hornos de tracción de un solo cristal de Czochralski puede lograr un ahorro de energía significativo en comparación con los materiales de grafito debido a su excelente rendimiento de aislamiento térmico (algunos resultados de la investigación sugieren un ahorro de energía del 20%).