SI的案例
重慶大學《MSEA》：Mg和Si含量對Al-Mg-Si合金組織性能影響
影響Al-Mg-Si合金的彎曲性能因素有：1）織構；2）含Fe相的形貌、尺寸和數量；3）再結晶晶粒尺寸；4）晶界析出相。板材的再結晶織構、析出相、晶粒尺寸與合金成分以及熱加工工藝密切相關。目前，關于Al-Mg-Si合金板材的彎曲性能研究的不多，尤其是合金成分以及熱加工工藝對翻邊性能的影響。
重慶大學、中鋁科學院和加拿大英屬哥倫比亞大學等單位的研究人員設計了四組不同Mg/Si比的Al-Mg-Si合金，探討了Mg和Si元素含量對合金板材微觀組織、織構和彎曲性能的影響，通過SEM、TEM、EBSD和XRD等手段分析了鑄態、均勻化處理、熱軋和冷軋以及固溶處理后合金中析出相、織構的演變。通過VPSC模擬了Al-Mg-Si合金板材的應力應變行為以及塑性應變比r值，討論了板材在180°彎曲過程中的斷裂機理。相關論文以題為“The effect of Mg and Si content on the microstructure, texture and bendability of Al-Mg-Si alloys”發表在Materials Science & Engineering A。
展開 功率模塊封裝用高熱導率Si3N4陶瓷的研究進展
圖3.影響Si3N4陶瓷熱導率的微結構因素。
其中，O 固溶進入 Si3N4 晶格形成的 Si 空穴造成強烈的聲子散射(式(1))，是降低 Si3N4 陶瓷熱導率的主要外部因素。當前提升 Si3N4 陶瓷熱導率的手段主要有：(1)選用高純Si3N4 粉或更低氧含量的 Si 粉為原料； (2)選擇有效的非氧化物燒結助劑； (3)優化燒結工藝或在高溫下對樣品進行退火熱處理。然而，無論采用哪種方式，獲得熱導率＞ 100 W·m-1K-1的Si3N4 陶瓷往往需要在高溫下(如 1900 ℃)進行長時間的燒結， 異常長大的 β-Si3N4 晶粒雖可以提升熱導率， 但犧牲的力學性能會使 Si3N4 陶瓷喪失作為基板材料的優勢。鑒于此，通過優化組分配方和燒結工藝來制備兼顧熱學和力學性能的 Si3N4 陶瓷，成為研究者關注的重點。
Si3N4 陶瓷用作基板材料， 除熱學和力學性能外，其介電擊穿強度(Dielectric breakdown strength, DBS)和覆銅后的性能評價最近也得到廣泛研究。Si3N4 陶瓷基板的 DBS 受基板厚度、孔隙率和微結構等因素的影響；覆銅 Si3N4 基板的性能評價則包括測試 Si3N4 基板與銅片的結合強度，高溫熱循環后的界面結合情況以及基板的剩余強度等。作為功率模塊封裝材料的一部分，高強高熱導 Si3N4 陶瓷只有完成上述一系列性能評價，才能最終實現從實驗室制備到商業化應用的跨越。
展開 范詠峰老師解讀SIS和BPCS的共用問題，儀表人快來學習~
根據石油化工安全儀表系統設計規范：GB/T 50770-2013對SIS和BPCS是否可以共用的要求見表1所列。
從表1中可以看出，石油化工安全儀表系統設計規范：GB/T 50770-2013對于SIS和BPCS是否允許共用的前提條件只限定在SIL級別，沒有給出其他的前提條件。目前，過程工業領域安全儀表系統的功能安全第1部分正在修訂，筆者認為表1中的規定應該會做相應的修訂，以保持和SIS及獨立保護層的理念相協調。
按照過程工業領域安全儀表系統的功能安全的要求，當一個設備作為SIS的一部分時，則不應同時用于BPCS，這樣要求的目的是可以避免該設備失效時，導致BPCS和SIS同時失效。當SIS和BPCS有共用設備，并且共用設備的危險失效可能要求SIS執行安全功能時，就會引入新的風險，風險的大小與共用設備的危險失效率相關。因共用設備故障時會要求SIS執行安全功能，而SIS對此無法作出響應，即不能成功執行對應的安全功能，又無法實現風險降低的目的。因為風險大小和事故發生的頻率有關，只有當共用設備的失效概率足夠低，并經分析后確認其風險可接受，此時可認為SIS和BPCS可以共用設備。對于SIS和BPCS是否可以共用設備，需要進行分析以保證共用設備的危險失效率足夠低，確認其失效后的風險可接受。SIS和BPCS使用共用傳感器或者共用控制閥的前提條件是相關設備的失效率足夠低且SIS能在要求的時間內把過程置于安全狀態。實際的情況是，即使對于SIL1的應用場景，也很難做到這一點。
3 實際工程中的執行原則
3.1 基本原則
SIS和BPCS應獨立，包括測量儀表、最終執行元件和邏輯控制器，SIS和BPCS的獨立性示意如圖2所示。
展開 BPCS與SIS之間有什么區別與聯系？
⑤SIS不設操作站時，在BPCS操作站實現軟旁路，方便旁路開關的動作報警、記錄和操作人員對旁路的管理。
⑥BPCS與SIS通訊，BPCS畫面并不代替SIS畫面功能，SIS操作站或工程師站上畫面顯示SIS聯鎖邏輯圖、報警畫面、記錄畫面等，顯示測量值、報警值、聯鎖值、聯鎖動作信號。SIS畫面清晰、簡單，有利于對系統的管理。
化工企業在自動控制系統中，BPCS與SIS發揮著不同的作用，只有把BPCS與SIS統一管理，才能更好的發揮控制系統作用，提高生產裝置的本質安全水平。
展開 
SiC產品和Si產品的兩點比較
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SiC肖特基勢壘二極管的特征，及與Si二極管的比較
我們從SiC肖特基勢壘二極管（以下簡稱“SBD”）的結構開始介紹。如下圖所示，為了形成肖特基勢壘，將半導體SiC與金屬相接合（肖特基結）。結構與Si肖特基勢壘二極管基本相同，其重要特征也是具備高速特性。
而SiC-SBD的特征是其不僅擁有優異的高速性還同時實現了高耐壓。要想提高Si-SBD的耐壓，只要增厚圖中的n-型層、降低載流子濃度即可，但這會帶來阻值上升、VF變高等損耗較大無法實際應用的問題。因此，Si-SBD的耐壓200V已經是極限。而SiC擁有超過硅10倍的絕緣擊穿場強,所以不僅能保持實際應用特性且可耐高壓。
SiC-SBD和Si-PN結二極管
通過Si二極管來應對SBD以上的耐壓的是PN結二極管（稱為“PND”）。下圖為Si-PN二極管的結構。SBD是僅電子移動，電流流動，而PN結二極管是通過電子和空穴（孔）使電流流動。通過在n-層積蓄少數載流子的空穴使阻值下降，從而同時實現高耐壓和低阻值，但關斷的速度會變慢。
盡管FRD（快速恢復二極管）利用PN結二極管提高了速度，但盡管如此，trr（反向恢復時間）特性等劣于SBD。因此，trr損耗是高耐壓Si PN結二極管的重大研究項目。
展開 SiC產品和Si產品的兩點比較
SiC肖特基勢壘二極管的特征，及與Si二極管的比較
我們從SiC肖特基勢壘二極管（以下簡稱“SBD”）的結構開始介紹。如下圖所示，為了形成肖特基勢壘，將半導體SiC與金屬相接合（肖特基結）。結構與Si肖特基勢壘二極管基本相同，其重要特征也是具備高速特性。
而SiC-SBD的特征是其不僅擁有優異的高速性還同時實現了高耐壓。要想提高Si-SBD的耐壓，只要增厚圖中的n-型層、降低載流子濃度即可，但這會帶來阻值上升、VF變高等損耗較大無法實際應用的問題。因此，Si-SBD的耐壓200V已經是極限。而SiC擁有超過硅10倍的絕緣擊穿場強,所以不僅能保持實際應用特性且可耐高壓。
SiC-SBD和Si-PN結二極管
通過Si二極管來應對SBD以上的耐壓的是PN結二極管（稱為“PND”）。下圖為Si-PN二極管的結構。SBD是僅電子移動，電流流動，而PN結二極管是通過電子和空穴（孔）使電流流動。通過在n-層積蓄少數載流子的空穴使阻值下降，從而同時實現高耐壓和低阻值，但關斷的速度會變慢。
盡管FRD（快速恢復二極管）利用PN結二極管提高了速度，但盡管如此，trr（反向恢復時間）特性等劣于SBD。因此，trr損耗是高耐壓Si PN結二極管的重大研究項目。
展開 氮化硅(Si3N4)的理論熱導率上限
與其他常用的半導體材料（例如SiC、AlN和GaN）相比，盡管Si3N4 的化學鍵和機械強度相當甚至更強，但其熱導率要低得多。比如SiC熱導率是400-500 W/mK，AlN熱導率是325 W/mK，GaN熱導率是200 W/mK。通過對比SiC和Si3N4的聲子性質，團隊發現Si3N4的較低熱導率是由于其較大的三聲子散射空間和更強的非簡諧性導致了較低的聲子壽命和平均自由程。
此外，團隊發現更大的晶胞（原胞中具有更多的原子）導致的較少聲學聲子占比并不是低熱導率的原因。研究還表明，只有在晶體顆粒尺寸小于1微米時，熱導率才會比較明顯的受到尺寸影響。
本研究揭示了正確的Si3N4理論熱導率的上限，希望能夠對實驗研究有所幫助。研究成果以“Theoretical upper limits of the thermal conductivity of Si3N4”為題發表于《Applied Physics Letters》。
03
圖文導讀
圖1（a）α-和（b）β-Si3N4的聲子色散關系和態密度。
圖2 （a）第一性原理預測的Si
3N
4熱導率隨溫度的變化及與實驗數據的對比；（b）第一性原理預測的α-和β-Si
3N
4熱導率隨溫度變化的對比。
圖3 室溫下Si
3N
4熱導率與3C-SiC、6H-SiC、4H-SiC、AlN和GaN的對比。AlN和GaN的各向異性并不顯著，未展示在圖中。
展開 張建國老師：淺議SIS的安全完整性管理
原國家安監總局安監總管三〔2014〕116號文中“嚴格安全儀表系統的安全調試和聯合確認”的“聯合確認”包含兩個方面：一是GB/T21109-2007標準層面的“確認”，這是一個有“儀式感”的活動，它的意圖是SIS安裝調試完成之后，通過文檔審查、現場查驗、整體測試等一系列活動，項目工程各方和最終用戶共同“見證”SIS完全符合了SRS，并為裝置投產準備就緒，所有權從項目方向業主方移交，一般也被俗稱為“現場驗收測試SAT”，在ANSI/ISA84.01：1996中稱之為“開車前驗收測試PSAT”，它本質上標志著SIS項目合同項下工程階段的結束。二是大家熟知的安全監管要求---“開車前安全審查PSSR”，例如，原國家安監總局安監總管三〔2013〕88號文所要求的建設項目試生產前的“三查四定”是其應有內容。
SIS自動化資產完整性涵蓋制定“確認”計劃、并應從SIS設計階段開始。一是在SIS設計時就要為SIS未來的在線維護活動（檢維修、檢驗測試、旁路操作）等預留適當、足夠的便利條件；二是在確認活動過程中積累的文檔（包括調試記錄、校驗記錄），將成為未來SIS操作和維護管理、特別是周期性檢驗測試的基準點。
展開 化工人一定要了解儀表安全等級Esd和SIS的區別！
還叫做SIS。。。你應該理其含義。這些都是安全性控制器，或者叫安全性控制系統，或者IEC規范曾經叫過安全系統（PES），安全型電子裝置。
用在叫ESD的場合，就是ESD，用在叫F&GS 的場合，就是F&GS.
而ＳＩＳ則是個完整的，系統的概念。從其命名首先就可以看出來，其是個完整的，更關注整體性的一個概念，一個系統。
整個安全性是建立在整個安全機制之上的，包括了安全性的控制器（如ESD，F&GS,BMS,,,）,安全型的儀表，安全型執行器，安全型的軟件（功能塊庫，連鎖規范），甚至“安全的通訊功能”（目前很少有此叫法）。
SIS的整體性概念還應包括貫穿整個安全控制系統 全生命周期的規范，如初期的設計，中期的施工，調試；末期的試運行，評估，驗證。后續的維護。安全生命周期到限前的拆除。。。
總之，SIS 的概念很完整，很龐大。－－第一個暈的，總是設計院，然后設計院把業主忽悠暈。。。
然后很多做SIS，調ESD的人，搞了好幾年，概念也是暈點。
為什么，這幾年招標的時候，更多的提SIS的概念？從理論上說，只有ESD，“未必” 會是個完整的SIS控制系統。 ESD僅僅是 SIS中的一環，而且是在實體硬件中，是最重要的一環。所以，很多人認為，SIS就是ESD。。。 ESD就是SIS。
有了ESD，再有了很多周邊的配套設備。就可以組成一個SIS控制系統。用戶想要的是一個完整的安全性控制系統，所以這幾年招投標規范書都叫 SIS了。老實說，確實換湯不換藥，但是，至少說明了，我們的用戶，在安全概念的整體性上有所進步，不管是被忽悠的進步了，還是自己提升進步了，總是進步了。
展開 干貨分享｜SiC產品和Si產品的兩點比較
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SiC肖特基勢壘二極管的特征，及與Si二極管的比較
我們從SiC肖特基勢壘二極管（以下簡稱“SBD”）的結構開始介紹。如下圖所示，為了形成肖特基勢壘，將半導體SiC與金屬相接合（肖特基結）。結構與Si肖特基勢壘二極管基本相同，其重要特征也是具備高速特性。
而SiC-SBD的特征是其不僅擁有優異的高速性還同時實現了高耐壓。要想提高Si-SBD的耐壓，只要增厚圖中的n-型層、降低載流子濃度即可，但這會帶來阻值上升、VF變高等損耗較大無法實際應用的問題。因此，Si-SBD的耐壓200V已經是極限。而SiC擁有超過硅10倍的絕緣擊穿場強,所以不僅能保持實際應用特性且可耐高壓。
SiC-SBD和Si-PN結二極管
通過Si二極管來應對SBD以上的耐壓的是PN結二極管（稱為“PND”）。下圖為Si-PN二極管的結構。SBD是僅電子移動，電流流動，而PN結二極管是通過電子和空穴（孔）使電流流動。通過在n-層積蓄少數載流子的空穴使阻值下降，從而同時實現高耐壓和低阻值，但關斷的速度會變慢。
盡管FRD（快速恢復二極管）利用PN結二極管提高了速度，但盡管如此，trr（反向恢復時間）特性等劣于SBD。因此，trr損耗是高耐壓Si PN結二極管的重大研究項目。此時，開關電源無法對應高速的開關頻率也是課題之一。
右上圖表示Si的SBD、PND、FRD和SiC-SBD耐壓的覆蓋范圍。可以看出SiC-SBD基本覆蓋了PND/FRD的耐壓范圍。
展開 《ACS AMI》：鋰離子電池Si/C復合負極中鋰離子擴散機理的探討
（文：李澍）
圖1 (a) c-Si和 (b) a-C的原子結構；(c)、(d)和(e)是不同碳層厚度的Si/C復合材料（Si：紅點；C：灰點；和Li：藍點）；本研究中的兩種復合模型：（f）混合模型和（g）核殼模型（亮粒子為c-Si，暗粒子為a-C）
圖2 (a)Si/Si, (b) Si/Li和(c) Li/Li在不同嵌鋰階段的徑向分布函數；（d）c-Si和（e）a-C嵌鋰后的最終結構；在(d,e)中，粉色、灰色和藍色分別代表Si原子、C原子和Li原子
圖3 C層厚度為(a)2、(b)3和(c) 4?的Si/C復合材料（混合模型）在嵌鋰過程中不同模擬時間下的Li擴散的結構快照（粉色、灰色和藍色分別代表Si原子、C原子和Li原子）
圖4 C層厚度為(a)2、(b)3和(c) 4?的Si/C復合材料（核殼模型）在嵌鋰過程中不同模擬時間下的Li擴散的結構快照。（粉色、灰色和藍色分別代表Si原子、C原子和Li原子）
圖5 (a) 初始狀態和嵌鋰狀態下的Si/Si、(b) 具有不同C層厚度的混合模型Si/C復合材料嵌鋰過程中的Si/Li、C/Li和Li/Li的徑向分布函數；(c) 不同C層厚度的Si/C復合材料嵌鋰狀態下的界面結構，(d) 不同C層厚度的C層中Li原子的分布。
展開 
石油化工罐區安全儀表系統（SIS）的設計及SIL驗證
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工自動化 中石化南京工程公司
作 者 | 王麗君
關鍵詞 | 石油化工 罐區 SIS SIL驗證
共 4013 字 | 建議閱讀時間 15 分鐘
導 讀
石油化工罐區是儲罐集中存放的區域和場地，用來儲存原料、中間產品和成品，是石油化工企業生產裝置的重要組成部分。由于石油化工罐區儲存介質多為有毒、可燃介質，危險化學品品種相對密集，導致危險化學品在儲罐區很容易超過《危險化學品重大危險源辨識》所列出的臨界值，成為重大危險源，需要重點進行風險分析和安全監控。針對該問題，原國家安全生產監督管理總局于2011年和2014年先后發布了40號令和116號令，要求涉及“兩重點一重大”的在役生產裝置或化工企業和危險化學品儲存單位，要在全面開展過程危險分析基礎上，通過風險分析確定安全儀表功能及其風險降低要求，并盡快評估現有安全儀表功能（SIF）是否滿足目標安全完整性等級（SIL）。明確涉毒的一級、二級重大危險源應配備獨立的安全儀表系統（SIS）。對于在役SIS要制訂相關維護方案和整改計劃，并于2019年底前完成SIS的評估和完善工作。SH/T 3184-2017《石油化工罐區自動化系統設計規范》規定罐區安全設計，需要采用SIS的場合，應符合GB/T 50770-2013《石油化工安全儀表系統設計規范》的規定。
這些規定都明確了設置SIS是保障石化罐區安全性的有效措施。然而，罐區SIS的設計選型不當、冗余結構設置不合理、缺乏明確的檢驗測試周期、預防性維護策略針對性不強等問題導致SIS不能實現其高可靠性和高可用性。
展開 智芯文庫 | 為什么在新一代雙向OBC設計中選擇SiC而非Si
(a) Si 基和 (b) SiC 基 22 kW 雙向 OBC 示意圖
表 2 列出了（第一個）AC/DC 圖騰柱 PFC 級和（第二個） DC/DC 雙向 CLLC 諧振級的各自規格。從圖表中可以明顯看出，從 Si 設計轉到 SiC 設計，功率器件和柵極驅動的數量都減少 30% 以上，開關頻率提高一倍以上。這降低了功率轉換系統的組件尺寸、重量和成本，同時提高運行效率。
表 2. 22kW 雙向 OBC: Si vs SiC
圖 4 進一步細分成本節約，將其分為 Si 和 SiC 系統的成本。Si 系統比 SiC 系統高出近 20% — 這主要是由于 DC/DC 模塊中有相對大量的柵極驅動和磁性元件。盡管相比單個 Si 基二極管和功率晶體管，分立式 SiC 基功率器件的成本更高。但在系統中采用時，SiC 器件的性能可減少所需元件的數量，從而降低電路元件成本以滿足支持各種功率器件功能的要求。
圖 4. 采用 SiC 與 Si 的 22kW 雙向 OBC 系統成本明細比較
除了成本節約之外，SiC 系統在 3 kW/L 的功率密度下可實現 97% 的峰值系統效率，而 Si OBC 僅可在 2 kW/L 的功率密度下實現 95% 的效率。這一系統效率的提升可為消費者帶來每年平均 40 美元的能源節約。
表 3 對比了 6.6 kW 和 22 kW 雙向 OBC 的 Si 和 SiC 方案的成本、功率密度、運行節約和CO2 減排。OBC 的功率越高，所帶來的節約也就越多。6.6 kW 和 22 kW 雙向 SiC 基 OBC 的物料清單 BOM 成本更低，最終可為 OEM 廠商帶來系統成本的降低。
展開 基于復合硬質和軟質聚合物交織三維網絡的粘合劑用于高載量Si負極
【引言】
Si由于其高理論比容量高、含量豐富、成本低，作為商用鋰離子電池（LIBs）石墨負極的替代品引起了廣泛的關注。然而，Si基負極材料的實際應用受到了很多阻礙，尤其是在鋰化/去鋰化期間劇烈的體積變化。這將會導致Si粉碎，活性物質脫落和循環性能惡化。當電極的面積容量接近或甚至超過商業化的3.0-3.5 mAh cm-2時，Si負極的面載量進一步增加，這種情況會變得更加嚴重。最近的研究表明，粘結劑的機械性能對Si負極的循環壽命有著十分重要的影響。具有高彈性的粘合劑使得粉碎的Si顆粒在循環期間聚結在一起并穩定固體電解質界面（SEI）膜的形成，從而改善Si陽極的循環性能。然而，由于缺乏機械剛度，彈性粘合劑不能單獨解決的Si陽極體積膨脹問題。具有高剛度的粘合劑，如酚醛樹脂，聚苯胺和羧甲基纖維素鈉等，可以有效地限制Si顆粒的體積變化，但是剛度過高容易導致破碎。鑒于剛性和彈性粘合劑的優點彼此互補，因此希望將它們整合到一種復合粘合劑中。
【成果簡介】
近日，廣東工業大學林展教授聯合美國阿貢國家實驗室陸俊教授（共同通訊作者）提出一種簡單但有效的策略，將硬/軟聚合物系統結合起來構建3D網絡粘合劑，使得Si負極在高載量下具有較長的循環壽命。復合粘合劑中的兩種成分是互相協同作用的，硬質成分是骨架，保持Si負極的完整性，其與作為緩沖劑的軟質成分配位以抑制Si顆粒的體積膨脹。此外，該策略還具有普適性。通過采用其他彈性材料替換軟質的PVA材料，依舊能夠獲得Si負極良好的循環穩定性。當以該Si負極與富鋰正極進行匹配，所組成的全電池能量密度達到了300wh/kg。
展開 CREE | 為什么在新一代雙向OBC設計中選擇SiC而非Si ?
(a) Si 基和 (b) SiC 基 22 kW 雙向 OBC 示意圖
表 2 列出了（第一個）AC/DC 圖騰柱 PFC 級和（第二個） DC/DC 雙向 CLLC 諧振級的各自規格。從圖表中可以明顯看出，從 Si 設計轉到 SiC 設計，功率器件和柵極驅動的數量都減少 30% 以上，開關頻率提高一倍以上。這降低了功率轉換系統的組件尺寸、重量和成本，同時提高運行效率。
表 2. 22kW 雙向 OBC: Si vs SiC
圖 4 進一步細分成本節約，將其分為 Si 和 SiC 系統的成本。Si 系統比 SiC 系統高出近 20% — 這主要是由于 DC/DC 模塊中有相對大量的柵極驅動和磁性元件。盡管相比單個 Si 基二極管和功率晶體管，分立式 SiC 基功率器件的成本更高。但在系統中采用時，SiC 器件的性能可減少所需元件的數量，從而降低電路元件成本以滿足支持各種功率器件功能的要求。
圖 4. 采用 SiC 與 Si 的 22kW 雙向 OBC 系統成本明細比較
除了成本節約之外，SiC 系統在 3 kW/L 的功率密度下可實現 97% 的峰值系統效率，而 Si OBC 僅可在 2 kW/L 的功率密度下實現 95% 的效率。這一系統效率的提升可為消費者帶來每年平均 40 美元的能源節約。
表 3 對比了 6.6 kW 和 22 kW 雙向 OBC 的 Si 和 SiC 方案的成本、功率密度、運行節約和CO2 減排。OBC 的功率越高，所帶來的節約也就越多。6.6 kW 和 22 kW 雙向 SiC 基 OBC 的物料清單 BOM 成本更低，最終可為 OEM 廠商帶來系統成本的降低。
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