فيمَ يُستخدم كربيد السيليكون؟

كربيد السيليكون (SiC) هو مركب غير عضوي يتكون من السيليكون والكربون. وفي حين يوجد كربيد السيليكون بشكل طبيعي كمعدن المويسانيت النادر للغاية، فقد بدأ إنتاجه بكميات كبيرة في عام 1893 في شكل مسحوق كمادة كاشطة.

يمكن دمج حبيبات من SiC من خلال التلبيد لإنتاج سيراميك صلب يمكن استخدامه في التطبيقات التي تتطلب المتانة، مثل مكابح السيارات أو ألواح السيراميك الواقية من الرصاص. وتوجد أيضًا في الأجهزة الإلكترونية التي تعمل في درجات حرارة وفولتية أعلى.

مادة كاشطة

كربيد السيليكون الكاشطة مادة شديدة الصلابة تستخدم على نطاق واسع في العديد من العمليات الصناعية. يمكن استخدام هذا المنتج الشبيه بورق الصنفرة في الصنفرة الجافة والرطبة لإزالة الصدأ من المعادن والزجاج بالإضافة إلى تطبيقات إزالة الحواف والصقل.

كربيد السيليكون (SiC) هو مركب كيميائي عضوي يتكون من السيليكون والكربون ويتكون بشكل طبيعي كمعدن المويسانيت؛ ومع ذلك، بدأ إنتاجه بكميات كبيرة في عام 1893 لاستخدامه كمادة كاشطة. وعند دمجها معًا عن طريق التلبيد فإنها تشكل سيراميك شديد الصلابة له العديد من الاستخدامات في تطبيقات مثل الأرضيات أو طلاء الدروع.

وسرعان ما أصبح مسحوق كربيد السيليكون الأسود أحد الخيارات الرئيسية للمواد الكاشطة نظرًا لصلابته وأدائه طويل الأجل، وغالبًا ما يحل محل المواد الكاشطة المصنوعة من أكسيد الألومنيوم في التطبيقات التي تتطلب مستويات عالية من المتانة والكفاءة. ويستخدم كربيد السيليكون الأسود أيضًا في التطبيقات المعدنية حيث تكون مقاومته للصدمات الحرارية والتمدد الحراري ضرورية، وفي صناعة أشباه الموصلات والإلكترونيات؛ حيث يتم الاستفادة من خصائصه الكهربائية الفائقة.

الحراريات

كربيد السيليكون هو واحد من أكثر المواد الحرارية تطوراً. وتتميز هذه المادة بثبات كيميائي استثنائي وتوصيل حراري استثنائي مع معامل تمدد منخفض للغاية، بالإضافة إلى خصائص مقاومة ميكانيكية ومقاومة قوية للتآكل وخفة الوزن.

يمكن العثور على البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) في العديد من التطبيقات الصناعية، بدءًا من صناعة الزجاج والتطبيقات الدفاعية، مثل حماية الدروع للدبابات والمركبات المدرعة، إلى الأدوات الصحية وأفران الأفران والمسابك وكواتم الصوت.

يُستخدم السيراميك العازل للحرارة في محارق النفايات والأفران الدوارة والأفران العالية نظرًا لخصائص العزل الحراري والقوة التي تتمتع بها. وعلاوة على ذلك، وجدت المسبوكات المصنوعة من هذه المادة استخدامات في بطانات أفران الصهر والدعامات وبطانات الترهلات وكذلك المسبوكات الداعمة لها البطانات الداعمة والترهلات المستخدمة في المصاهر. ومع ذلك، يكمن تطبيقه الرئيسي في إنتاج السيراميك المقاوم للحرارة لتقوية العزل الحراري ومقاومة التآكل وكذلك التعزيز من عمليات الكبس الجاف مع روابط تفاعل الضغط الجاف أو عمليات البثق التي تنتج منتجات ذات خصائص أداء كيميائية وميكانيكية استثنائية مما يجعل هذه المادة مثالية للاستخدام في الظروف القاسية.

السيارات الكهربائية

أحدثت كربيد السيليكون ضجة في قطاع السيارات الكهربائية كجزء أساسي من محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر والشواحن المدمجة، إلى جانب أشباه موصلات نيتريد الغاليوم وأشباه الموصلات الأخرى، لمساعدة السيارات الكهربائية على معالجة مشاكل شحن البطاريات المرتبطة بمحولات السيليكون التقليدية.

مواد كاشطة كربيد السيليكون - يستخدم مسحوق سيراميك كربيد السيليكون على نطاق واسع في صناعة المنتجات الكاشطة مثل ورق الصنفرة وعجلات الطحن نظرًا لسطحه الصلب والمرن الذي يتحمل معدلات التآكل بمعدلات عالية جدًا.

أشباه الموصلات - عادةً ما يكون SiC عازلًا كهربائيًا؛ ومع ذلك، بإضافة الشوائب أو المواد المخدرة مثل المنشطات يمكن أن يعمل كأشباه موصلات من النوع P ويستخدم في العديد من التطبيقات المختلفة من ترانزستورات الطاقة إلى الثنائيات ذات درجة الحرارة العالية وأجهزة الاستشعار.

ونظراً لانخفاض تمدده الحراري وصلابته المنخفضة، فإن كربيد السيليكون يشكل مادة ممتازة لمرايا التلسكوبات. وفي حين أنه يمكن العثور على المويسانيت الطبيعي بكميات صغيرة في النيازك ورواسب الكمبرلايت، فإن معظم كربيد السيليكون الذي يباع في جميع أنحاء العالم يأتي من منشآت الإنتاج الاصطناعية، مما يجعل من الممكن صنع عناصر زخرفية مثل جواهر المويسانيت الاصطناعية.

أشباه الموصلات

كربيد السيليكون (SiC) هو واحد من أخف المواد الخزفية المتقدمة وأصلبها وأقوى المواد الخزفية المتقدمة في السوق اليوم. بالإضافة إلى ذلك، فهي غير سامة ومقاومة للأحماض والليزات والتآكل.

يتم إنشاء SiC من خلال الجمع بين رمل السيليكا والمواد الغنية بالكربون مثل فحم الكوك البترولي في فرن كهربائي. وينتج عن ذلك تكوين سيكلور السيليكا المتبلور الأخضر أو الأسود بخصائص مختلفة حسب نقاء المواد الخام المستخدمة في صنعه.

تتمتع SiC بفجوة نطاق عريضة بشكل استثنائي، مما يجعلها مناسبة لأجهزة أشباه الموصلات ذات الجهد العالي مثل ثنائيات حاجز شوتكي و MOSFETs التي تعمل في درجات حرارة أعلى مع توفير مقاومة تشغيل أقل مقارنة بالسيليكون (Si).

لا يمكن العثور على المويسانيت، وهو الشكل المعدني الطبيعي للمويسانيت سيليكون، إلا بكميات صغيرة في النيازك ورواسب الكوراندوم؛ وجميع أنواع المويسانيت المصنوع من المجوهرات التي تباع اليوم هي مواد اصطناعية؛ ومعظم المويسانيت المستخدم في التطبيقات الإلكترونية يأتي من تصنيع مسحوق سيليكون باستخدام طرق مختلفة.