Siliciumcarbid CTe

Siliciumcarbid cte er et af de letteste, hårdeste og stærkeste keramiske materialer på markedet. Det giver fremragende modstandsdygtighed over for syrer samt lav varmeledningsevne og varmeudvidelse og kan modstå ekstreme temperaturer uden problemer med varmeudvidelse.

Krystallinsk grafen har en lagdelt krystalstruktur og findes i flere polytyper, der kun adskiller sig ved lagenes stablingsrækkefølge. Alle har karakteristiske elektroniske båndgab; af disse modifikationer har beta-modifikationen særligt attraktive egenskaber.

Mekaniske egenskaber

Siliciumcarbid (SiC) er en ekstraordinær teknisk keramik, der har udviklet sig til et uundværligt materiale i moderne teknologiske anvendelser. Dette sortgrå til grå materiale skiller sig ud ved at være tættere end mange almindelige keramiske materialer, men mindre tæt end mange metaller; med fremragende mekaniske egenskaber og termisk stabilitet er SiC en fremragende løsning i udfordrende miljøer, hvor traditionelle materialer kan svigte.

Siliciumcarbid cte består af et gitter af bindinger mellem kulstof- og siliciumatomer, der danner et ekstremt holdbart, stærkt materiale med fremragende slidstyrke og oxidationsmodstand, der fungerer pålideligt i ekstreme miljøer som f.eks. ovne, smeltede metaller og petrokemiske industrier.

Overlegen kemisk inerti gør polycarbonat ideelt til at arbejde sikkert i barske kemiske miljøer, der hurtigt ville nedbryde mere skrøbelige materialer, såsom dem, der opstår under stål-, petrokemisk og keramisk fremstilling, hvor kemiske forbindelser ofte bruges som råmaterialer eller katalysatorer til at hjælpe produkter med at fungere. Denne egenskab gør polykarbonat særligt velegnet til at arbejde pålideligt under disse omstændigheder.

Siliciumcarbidkeramik er kendt for at være meget holdbart og har et højere Young-modul end de fleste keramiske materialer for at modstå stød, der ellers kunne knække eller revne materialer af lavere kvalitet, hvilket giver beskyttelse mod brud eller revner fra stød, der ville knække materialer af lavere kvalitet som f.eks. møller, kværne, ekspandere eller ekstrudere. På grund af denne egenskab er det blevet almindeligt at bruge det i møller, kværne, ekspandere eller ekstrudere, hvor der kan opstå slidskader.

Siliciumcarbid som industriel keramik kan modstå barske miljøforhold som ekstreme temperaturer, kemisk korrosion og slid. Desuden har denne meget holdbare keramik kapacitet til at modstå høje niveauer af mekanisk stress med tryk på op til henholdsvis 240 MPa og 10 GPa trækstyrke.

Ligesom andre tekniske keramer har siliciumcarbid en ekstremt lav varmeudvidelseskoefficient (CTE), som gør det muligt at bevare strukturen, når det udsættes for temperatursvingninger. Denne egenskab gør siliciumcarbid vigtig i halvlederapplikationer, hvor høje effektniveauer skal fungere under intense temperaturændringer. Desuden har siliciumcarbid en enestående mekanisk styrke - Youngs modul på over 400 MPa giver god dimensionsstabilitet.

Termiske egenskaber

Siliciumcarbid er et ekstremt stærkt og fleksibelt materiale, der kan modstå ekstreme temperaturer, og det er kemisk inert og ikke-brændbart, hvilket gør det til det ideelle materiale til krævende forhold som 3D-printning, ballistikproduktion, energiteknologi eller papirproduktion. Desuden har siliciumcarbid lave toksikologiske toksicitetsniveauer og er derfor velegnet til mange anvendelser, hvor metaller ellers ikke ville fungere.

Siliciumcarbid CTE har fremragende termiske egenskaber til brug i applikationer ved høje temperaturer, herunder halvledere og elektroniske enheder. Den fremragende temperaturstabilitet hjælper med at forhindre nedbrydning på grund af hot spots i enheder, mens den lave varmeudvidelse modstår store ændringer uden at belaste forbindelser eller revne - hvilket resulterer i pålidelig ydeevne ved høje temperaturer. SiC har en betydeligt lavere termisk udvidelseskoefficient (CTE), hvilket gør det mere pålideligt end metalmaterialer til at bære en sådan stress.

Historiske metoder til fremstilling af siliciumcarbid involverede opvarmning af en blanding af ler (aluminiumsilikat) og pulveriseret koks i en jernskål, og Edward Goodrich Acheson tog æren for at producere store mængder i 1891; hans produkt blev kendt som carborundum. I dag kan produktionen dog også involvere opløsning af kulstof i flydende silicium eller sammensmeltning af calciumcarbid og silica eller brug af elektriske ovne til at reducere silicium med kulstof.

Siliciumcarbid er en fremragende varmeleder med en varmeledningsevne, der er cirka dobbelt så høj som ren kobbers, lave varmeudvidelseshastigheder og er modstandsdygtig over for termisk chok.

Siliciumcarbid er et populært ildfast materiale på grund af dets styrke, stivhed og termiske egenskaber; det ligger på niendepladsen på Mohs' hårdhedsskala over aluminiumoxid, men under diamant. På grund af denne alsidighed er det et fremragende valg til spejle i astronomiske teleskoper.

Porøs siliciumcarbids termiske egenskaber kan forbedres ved tilsætning af additiver som bor eller magnesium, hvilket forbedrer ildfastheden og elasticitetsmodulet for at øge ydeevnen i krævende miljøer.

Kemiske egenskaber

Siliciumcarbid (SiC), almindeligvis kaldet carborundum, er et af de vigtigste industrielle keramiske materialer. Det blev først syntetisk fremstillet af Edward Acheson i 1891 og er et af de hårdeste stoffer på jorden - kun overgået af diamant på Mohs' hårdhedsskala - SiC er meget korrosions- og slidbestandigt og har en enestående modstandsdygtighed over for termisk chok - egenskaber, der gør det uvurderligt som en del af industrielt og militært udstyr.

SiC er et inert materiale, der består af stærke bindinger mellem kulstof- og siliciumatomer, hvilket giver det ekstraordinær hårdhed, mekanisk styrke, høje smelte- og kogepunkter, lav massefylde og varmeledningsevne. SiC's høje kemiske inerti gør det i stand til at modstå korrosion fra salte, syrer, baser og slagger, mens det under normale omstændigheder forbliver upåvirket af luft eller damp - selvom hurtig oxidering kan forekomme hurtigt, når det udsættes for sure miljøer eller opvarmes ved højere temperaturer.

SiC har mange forskellige kemiske egenskaber, der afhænger af dets krystallografiske struktur og sammensætning. Forskellige polytyper eller krystalformer af SiC udviser forskellige halvlederegenskaber, der afhænger af struktur og orientering inden for en gitterstruktur - for eksempel udviser 6H SiC betydeligt større elektronmobilitet sammenlignet med 3C- og 4H-former af materialet.

Siliciumcarbid har imponerende fysiske og kemiske egenskaber, der gør det til et overlegent materiale til brug i atomreaktorer, herunder at det ikke er reaktivt med lave neutrontværsnit og fremragende modstandsdygtighed over for strålingsskader. Som sådan er siliciumcarbid et fremragende materialevalg.

SiC findes naturligt som et sort mineral kaldet moissanit, der kun findes i meget begrænsede mængder i korundaflejringer og kimberlitrør, men det kan også fremstilles kunstigt i laboratorier. Det meste naturligt forekommende moissanit udvindes i Diablo Canyon i Arizona, hvor det bruges til at fremstille syntetiske diamanter - selv om andre kilder omfatter meteoritter og sandsten. Det meste SiC, der sælges på verdensplan, er syntetisk fremstillet til brug som slibemiddel, ståladditiv, strukturel keramisk komponent eller halvlederelektronikkomponent - men det meste, der sælges på verdensplan, er syntetisk fremstillet til brug i halvlederelektronikkomponenter og -applikationer.

Elektriske egenskaber

Siliciumcarbid i sin krystallinske form er en halvleder med bredt energigab og en attraktiv iboende egenskabsprofil, herunder et usædvanligt højt elektrisk nedbrydningsfelt og en hurtig mætningshastighed for ladningsbærere. Desuden har siliciumcarbid tre gange højere varmeledningsevne end Si og er inert over for kemikalier, hvilket gør det til et fremragende materialevalg til brug i elektriske og optoelektroniske applikationer.

Siliciumcarbids alsidige egenskaber gør det til en vigtig byggesten i moderne teknologiske og industrielle applikationer, der kræver stabilitet, effektivitet og modstandsdygtighed. Dets evne til at modstå ekstreme temperaturer og samtidig modstå kemiske reaktioner gør det til en uvurderlig komponent i avancerede systemer, der arbejder under ekstreme forhold.

Siliciumcarbid har en usædvanlig krystalstruktur, der er kendetegnet ved stærke kemiske bindinger mellem kulstof- og siliciumatomer, hvilket giver hårdhed, kemisk inerti, termisk stabilitet og varmeledningsevne, der gør det velegnet til ekstreme miljøer.

SiC adskiller sig fra mange andre keramiske materialer ved ikke at miste styrke ved forskellige temperaturer og ved at forblive intakt selv under barske miljøforhold. Derudover er det inert over for syre og kemikalier, der findes i omgivelserne, hvilket reducerer skadepotentialet på mekaniske komponenter eller miljøer, der udsættes for intense miljøforhold.

Kemisk set er keramikkens mest karakteristiske egenskab, at den er uopløselig i vand og alkohol - denne egenskab adskiller den fra almindelige keramiske materialer samt visse metaller og viser dens modstandsdygtighed i barske kemiske miljøer.

Siliciumcarbid skiller sig ud med sin lave varmeudvidelseskoefficient og enestående styrke ved høje temperaturer, hvilket gør det ideelt til krævende anvendelser og højteknologiske miljøer. Desuden gør dets uopløselighed det til et smart valg under høje trykforhold, hvor andre materialer ville erodere eller nedbrydes med tiden.

Siliciumcarbid har mange anvendelser inden for dynamisk tætningsteknologi, f.eks. friktionslejer og mekaniske tætninger, der bruges til pumper og drivsystemer. Desuden findes siliciumcarbid også inden for ballistisk teknologi, energiteknologi, papirfremstillingsprocesser og som komponent i rørsystemer. Desuden er dette materiale et attraktivt materialevalg til 3D-printning på grund af dets enestående værktøjslevetid under krævende varme højtryksforhold.