Силициев карбид CTe

Силициевият карбид cte е един от най-леките, най-твърдите и най-силните керамични материали на пазара. Той предлага отлична устойчивост на киселини, както и ниска топлопроводимост и степен на термично разширение, и може да издържа на екстремни температури без проблеми с термичното разширение.

Кристалният графен има слоеста кристална структура и се среща в няколко политипа, които се различават само по последователността на подреждане на слоевете. Всички те имат отличителни електронни ленти; от тези модификации бета-модификацията притежава особено привлекателни свойства.

Механични свойства

Силициевият карбид (SiC) е изключителна техническа керамика, която се превърна в незаменим материал в съвременните технологични приложения. Този черно-сив до сив материал се отличава с това, че е по-плътен от много обикновени керамики, но по-малко плътен от много метали; притежавайки отлични механични свойства и термична стабилност, SiC е отлично решение в предизвикателни среди, където традиционните материали могат да се окажат неуспешни.

Силициевият карбид cte е съставен от решетка от връзки между въглеродни и силициеви атоми, които образуват изключително издръжлив, здрав материал с отлична износоустойчивост и устойчивост на окисление, който работи надеждно в екстремни среди като пещи, разтопени метали и нефтохимическата промишленост.

Превъзходната химическа инертност прави поликарбоната идеален за безопасна работа в тежки химически среди, които бързо биха разрушили по-крехки материали, като например тези, които се срещат при производството на стомана, нефтохимически продукти и керамика, където химическите съединения често се използват като суровини или катализатори за подпомагане на функционирането на продуктите. Това свойство прави поликарбоната особено подходящ за надеждна работа при тези условия.

Керамиката от силициев карбид е известна с това, че е изключително издръжлива, с по-висок модул на Юнг от повечето керамични материали, за да издържа на удари, които иначе биха могли да счупят или напукат по-нискокачествени материали, като осигурява защита от счупвания или пукнатини от удари, които биха напукали по-нискокачествени материали като мелници, шлайфмашини, експандери или екструдери. Поради това свойство той е станал често използван в мелници, шлайфмашини, експандери или екструдери, където може да възникнат повреди от износване и разкъсване.

Силициевият карбид като индустриална керамика може да издържа на тежки условия на околната среда, като екстремни температури, химическа корозия и абразия. Освен това тази изключително издръжлива керамика е в състояние да издържа на високи нива на механично натоварване, като издържа на налягане до 240 MPa и 10 GPa якост на опън съответно.

Както и при другите технически керамики, силициевият карбид има изключително нисък коефициент на термично разширение (CTE), което му позволява да запази структурата си при температурни колебания. Тази характеристика прави силициевия карбид изключително важен за полупроводникови приложения, където високите нива на мощност трябва да работят при интензивни температурни промени. Освен това силициевият карбид се отличава с изключителна механична якост - модулът на Юнг, надвишаващ 400 MPa, осигурява добра стабилност на размерите.

Топлинни свойства

Силициевият карбид е изключително здрав и гъвкав материал, който издържа на екстремни температури, химически инертен е и не е запалим, което го прави идеален материал за взискателни условия като 3D принтиране, балистично производство, енергийни технологии или производство на хартия. Освен това силициевият карбид има ниски нива на токсичност и поради това е подходящ за много приложения, при които металите иначе не биха работили.

Силициевият карбид CTE предлага отлични термични свойства за използване в приложения при повишени температури, включително полупроводници и електронни устройства. Неговата отлична температурна стабилност помага да се предотврати влошаването на качеството поради горещи точки в устройствата, докато ниското му термично разширение издържа на големи промени, без да натоварва връзките или да се напуква - което води до надеждна работа при повишени температури. SiC има значително по-нисък коефициент на термично разширение (CTE), което го прави по-надежден от металните материали при понасяне на такива натоварвания.

Историческите методи за производство на силициев карбид включват нагряване на смес от глина (алуминиев силикат) и прахообразен кокс в железен съд, като Едуард Гудрич Ачесън има заслугата за производството на големи количества през 1891 г.; неговият продукт става известен като карборунд. Днес обаче производството му може да включва и разтваряне на въглерод в течен силиций или разтопяване на калциев карбид и силициев диоксид, или използване на електрически пещи за редуциране на силиций с въглерод.

Силициевият карбид е изключителен проводник на топлина с топлопроводимост приблизително два пъти по-висока от тази на чистата мед, с ниски стойности на термично разширение и е устойчив на термичен шок.

Силициевият карбид е популярен огнеупорен материал поради своята здравина, твърдост и топлинни свойства; той заема девето място по скалата на Моос по твърдост над алуминиевия оксид, но под диаманта. Поради тази си гъвкавост той е отличен избор за огледала на астрономически телескопи.

Топлинните свойства на порестия силициев карбид могат да бъдат подобрени чрез добавяне на добавки като бор или магнезий, които подобряват огнеупорността и модула на еластичност, за да се повиши ефективността при взискателни среди.

Химични свойства

Силициевият карбид (SiC), наричан обикновено карборунд, е един от основните промишлени керамични материали. Произведен за първи път по синтетичен път от Едуард Ачесън през 1891 г., SiC е едно от най-твърдите вещества на Земята - на второ място след диаманта по скалата на Моос - и е изключително устойчив на корозия и абразия, както и на термични удари - качества, които го правят безценен като част от промишленото и военното оборудване.

SiC е инертен материал, съставен от силни връзки между въглеродните и силициевите атоми, които му придават изключителна твърдост, механична якост, високи температури на топене и кипене, ниска плътност и топлопроводимост. Високата химическа инертност на SiC му позволява да устоява на корозия от соли, киселини, основи и шлаки, като при нормални условия остава неповлиян от въздух или пара - въпреки че при излагане на киселинна среда или нагряване при по-високи температури може да настъпи бързо окисление.

SiC има много разнообразни химични свойства, които зависят от неговата кристалографска структура и състав. Различните политипове или кристални форми на SiC проявяват различни полупроводникови свойства, зависещи от структурата и ориентацията в решетъчната структура - например 6H SiC проявява значително по-голяма електронна подвижност в сравнение с 3C и 4H формите на материала.

Силициевият карбид се отличава с впечатляващи физични и химични свойства, които го правят превъзходен материал за използване в ядрени реактори, включително нереактивност, ниско сечение на неутроните и отлична устойчивост на радиационно увреждане. В този смисъл силициевият карбид е отличен избор на материал.

SiC се среща в природата като черен минерал, наречен моисанит, който може да бъде открит в много ограничени количества само в корундови находища и кимберлитови тръби, въпреки че може да бъде синтезиран и изкуствено в лаборатории. Повечето естествено срещащи се моисанити се добиват в каньона Диабло в Аризона, където се използват за производството на синтетични диаманти - въпреки че други източници включват метеорити и пясъчници. По-голямата част от SiC, продаван в световен мащаб, е синтетично произведен за използване като абразив, добавка към стомана, структурен керамичен компонент или компонент на полупроводниковата електроника - въпреки това най-често продаваният в световен мащаб е синтетично произведен, като се използват компоненти и приложения на полупроводниковата електроника.

Електрически свойства

Силициевият карбид в кристалната си форма е полупроводник с широка енергийна лента и привлекателен профил на свойствата, включително изключително високо електрическо поле на пробив и бърза скорост на насищане на носителите на заряд. Освен това силициевият карбид се отличава с три пъти по-висока топлопроводимост от Si и е инертен към химикали, което го прави отличен избор на материал за използване в електрически и оптоелектронни приложения.

Универсалните свойства на силициевия карбид го правят ключов градивен елемент в съвременните технологични и промишлени приложения, които изискват стабилност, ефективност и устойчивост. Способността му да издържа на екстремни температури, като същевременно е устойчив на химични реакции, го прави безценен компонент в усъвършенствани системи, които работят при екстремни условия.

Силициевият карбид се отличава с необичайна кристална структура, характеризираща се със силни химични връзки между въглеродните и силициевите атоми, което води до твърдост, химическа инертност, термична стабилност и топлопроводимост, които го правят подходящ за екстремни среди.

За разлика от много други керамични материали SiC не губи якост при различни температури и остава непокътнат дори при тежки условия на околната среда. Освен това той е инертен към киселини и химикали, които се срещат в околната среда, което намалява потенциала за повреди на механични компоненти или среди, подложени на интензивни условия на околната среда.

От химическа гледна точка най-характерното свойство на керамиката е нейната неразтворимост във вода и алкохол - тази характеристика я отличава от обикновените керамични материали, както и от някои метали, и доказва нейната устойчивост при тежки химически условия.

Силициевият карбид се отличава с нисък коефициент на термично разширение и изключителна здравина при повишени температури, което го прави идеален за взискателни приложения и високотехнологични среди. Освен това неговата неразтворимост го прави интелигентен избор в условия на високо налягане, където други материали биха се разрушили или разградили с течение на времето.

Силициевият карбид има многобройни приложения в технологиите за динамично уплътняване, като например фрикционни лагери и механични уплътнения, използвани за помпи и задвижващи системи. Освен това силициевият карбид може да се използва и в балистичната технология, енергийната технология, процесите на производство на хартия и като компонент в тръбопроводните системи. Освен това този материал е привлекателен избор за 3D принтиране поради изключителната си дълготрайност при взискателни условия на горещо високо налягане.