Siliziumkarbid (SiC) ist eine extrem harte, synthetisch hergestellte kristalline Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff, die im Volksmund auch als Karborund bezeichnet wird.<\/p>\n
Mit einer Mohsh\u00e4rte von 9 ist er \u00e4hnlich hart wie Diamant und kann als Schleifmittel und in feuerfesten Produkten wie Ofenauskleidungen verwendet werden.<\/p>\n
Silizium ist ein weiteres Material mit gro\u00dfem Potenzial f\u00fcr Hochleistungsanwendungen und bietet zahlreiche Polytypen mit unterschiedlichen Kristallstrukturen.<\/p>\n
Siliziumkarbid (SiC) ist eine synthetisch hergestellte, extrem harte kristalline Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff mit der chemischen Formel SiC. Erstmals von Henri Moissan im Devil's Canyon, Arizona, in der Natur entdeckt und sp\u00e4ter von dem amerikanischen Erfinder Edward Acheson 1891 mit Hilfe von elektrischer Hitze synthetisiert, wobei fein gemahlene Siliziumatome mit Kohlenstoffatomen verschmolzen werden - dieses Verfahren wird heute zur Herstellung von industriellen Schleifmitteln wie Sandpapier und Schleifscheiben verwendet; au\u00dferdem werden feuerfeste Auskleidungen f\u00fcr \u00d6fen verwendet; in der Halbleiterelektronik, die hohe Temperaturen oder Spannungen erfordert, wird es in gro\u00dfem Umfang eingesetzt; kommt in der Natur als Moissanit vor.<\/p>\n
Siliciumcarbid hat eine endotherme Standard-Enthalpie\u00e4nderung pro Mol von 1124,9 kJ\/mol, ein extrem positiver Wert, der auf eine exotherme Reaktion hinweist. Siliciumcarbid kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden; eine g\u00e4ngige Methode ist das Mischen von reinem Quarzsand (SiO2) mit Koks in einem elektrischen Lichtbogenofen bei hohen Temperaturen, um Bl\u00f6cke aus Siliciumcarbid zu bilden, die weiter zerkleinert und durch Zerkleinern, S\u00e4ure-Base-Waschen, magnetische Trennung, Sieben oder Wassertrennungstechniken weiter verfeinert werden.<\/p>\n
Reines Siliciumcarbid hat eine farblose Dichte von 3,21 g\/cm3 und sublimiert bei 2700 Grad Celsius; es ist unl\u00f6slich in Wasser. In der Praxis bilden sich jedoch aufgrund von Verunreinigungen bei der industriellen Herstellung von Siliciumcarbid (z. B. Eisen oder andere Spurenelemente) in der Regel gelb bis gr\u00fcn bis bl\u00e4ulich-schwarz schillernde Kristalle. In seiner reinsten Form wirkt Siliciumcarbid als elektrischer Isolator, aber durch Dotierung mit Stickstoff oder Phosphor kann es zum n-Typ gemacht werden, w\u00e4hrend Beryllium oder Aluminium es zum p-Typ machen und Halbleitereigenschaften in Halbleiteranwendungen erzeugen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Es gibt mehr als 250 kristalline Strukturen von Siliciumcarbid, die durch ihre Stapelanordnung von Silicium- und Kohlenstoffatomen definiert sind. Diese Polytypen von Siliciumcarbid unterscheiden sich in ihrer Spr\u00f6digkeit, H\u00e4rte, Widerstandsf\u00e4higkeit gegen\u00fcber chemischen Reaktionen und Duktilit\u00e4t - von der diamantartigen rhombischen Form (bekannt als 3\/SiC), die extrem hart und spr\u00f6de ist, bis zur duktilen glasartigen amorphen Form, die als 2\/SiC bekannt ist.<\/p>\n
Siliciumcarbid (SiC) ist ein industrielles mineralisches kristallines Material, das sowohl keramische als auch halbleitende Eigenschaften aufweist. SiC ist bekannt f\u00fcr seine Kombination aus H\u00e4rte und Festigkeit und eignet sich aufgrund seiner anderen physikalischen Eigenschaften f\u00fcr viele Hochtemperatur- und Schleifanwendungen, darunter Schleifmittel f\u00fcr das Schleifen von Metallen sowie feuerfeste \u00d6fen, Schneidwerkzeuge, Schleifpapier, Teile f\u00fcr D\u00fcsentriebwerke und LED-Gl\u00fchbirnen als Substrat. SiC wird h\u00e4ufig in diesen Bereichen eingesetzt.<\/p>\n
SiC ist eine anorganische Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff mit einer Mohs'schen H\u00e4rteskala von 9. Es bildet graue bis braune Festk\u00f6rper, die zur Gruppe der Karbide geh\u00f6ren; zu den nat\u00fcrlichen Formen geh\u00f6rt Moissanit. Reines SiC bildet farblose Kristalle, w\u00e4hrend Verunreinigungen wie Stickstoff oder Aluminium gr\u00fcne oder blaue Farbt\u00f6ne in seiner Kristallform erzeugen.<\/p>\n
Aufgrund seiner extremen H\u00e4rte, seiner chemischen Inertheit und seines geringen W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten ist Polycarbonat sehr korrosionsbest\u00e4ndig. Bei Temperaturen von bis zu 1400 Grad Celsius verliert es nicht an mechanischer Festigkeit und eignet sich daher hervorragend f\u00fcr Komponenten, die in rauen Umgebungen arbeiten m\u00fcssen, wie z. B. W\u00e4rmetauscher und Flammenz\u00fcnder.<\/p>\n
Siliciumcarbid kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, die eine breite Palette von inneren und \u00e4u\u00dferen Mikrostrukturen hervorbringen, typischerweise Variationen der St\u00f6chiometrie. Am h\u00e4ufigsten sind hexagonale tetraedrische (a-SiC) und kubische Strukturen (b-SiC) zu sehen, aber auch davon abgeleitete Polytypen k\u00f6nnen kombiniert werden, um unterschiedliche physikalische und elektrische Eigenschaften zu erzielen.<\/p>\n
Die chemische Bindung von Siliciumcarbid zwischen Si und C bildet starke kovalente tetraedrische Bindungen, die f\u00fcr starke kovalente Bindungen zwischen den einzelnen Tetraedern sorgen und sie in polaren Strukturen verbinden und stapeln, die diesem Material seine elektrischen Eigenschaften verleihen. Siliciumcarbid selbst ist ein hervorragender Isolator, kann aber bei sorgf\u00e4ltiger Dotierung oder Einbringung von Verunreinigungen oder Dotierstoffen Halbleitereigenschaften aufweisen; es l\u00e4sst weder einen freien Stromfluss zu, noch st\u00f6\u00dft es ihn vollst\u00e4ndig ab wie Aluminiumoxid oder Borkarbid, so dass ein Mittelweg zwischen beiden geschaffen wird, der Siliciumcarbid zu einem unsch\u00e4tzbaren Vorteil bei der Verwendung in der Weltraumforschung und bei der \u00d6l- und Gasf\u00f6rderung in der Tiefe gemacht hat. Dieses Material hat sich bei einer Reihe von anspruchsvollen Weltraumforschungsprojekten sowie bei der \u00d6l- und Gasf\u00f6rderung in der Tiefe weltweit bew\u00e4hrt.<\/p>\n
Siliciumcarbid, ein keramisches Nichtoxidmaterial, ist eines der h\u00e4rtesten, st\u00e4rksten und fortschrittlichsten Materialien, das in Produkten wie Schleifmitteln, feuerfesten Materialien, Keramiken und anderen verwendet wird. Aufgrund seiner gr\u00f6\u00dferen Bandl\u00fccke wird es auch in elektronischen Bauteilen verwendet.<\/p>\n
Edward Acheson schrieb Geschichte, als er 1891 Diamantpulver f\u00fcr industrielle Schleifmittel k\u00fcnstlich herstellte, indem er in einer elektrisch erhitzten Schmelze aus Kohlenstoff und Tonerde kleine schwarze Kristalle entdeckte. Acheson mahlte diese Kristalle zu Pulver f\u00fcr die Verwendung als industrielle Schleifmittel. Achesons Entdeckung wurde von dem mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Chemiker Henri Moissan best\u00e4tigt, als er 1905 in einem Canyon-Diablo-Meteoriten in Arizona transparente Formen des Minerals Moissanit entdeckte.<\/p>\n
Siliciumcarbid wird derzeit durch Erhitzen von Aluminiumoxid und Siliciumdioxid bei hohen Temperaturen unter kontrollierten Bedingungen hergestellt und dann zu Bl\u00f6cken oder Pellets geformt, die in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Die ultraharte Oberfl\u00e4che von Siliziumkarbid eignet sich zum Schleifen, Schneiden, Bohren und Fr\u00e4sen, w\u00e4hrend seine W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit f\u00fcr eine hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und seine chemische Best\u00e4ndigkeit f\u00fcr eine au\u00dfergew\u00f6hnliche chemische Best\u00e4ndigkeit sorgt.<\/p>\n
Die Eigenschaften von Siliziumkarbid haben es zum idealen Werkstoff f\u00fcr gro\u00dfe astronomische Teleskope und Subsysteme von Raumfahrzeugen, einschlie\u00dflich Spiegeln, gemacht. Aufgrund seiner Steifigkeit und seines niedrigen W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten eignet es sich hervorragend als Grundmaterial, da es sich bei Temperaturschwankungen weder ausdehnt noch zusammenzieht.<\/p>\n
Die hervorragende Abrieb- und Schlagfestigkeit macht Keramik zu einem ausgezeichneten Werkstoff f\u00fcr Verschlei\u00dfanwendungen wie Schleifscheiben und Strahlrohre, w\u00e4hrend seine Festigkeit es auch f\u00fcr feuerfeste und keramische Komponenten wie Ofenauskleidungen und verschlei\u00dffeste Beschichtungen geeignet macht.<\/p>\n
Die gro\u00dfe Bandl\u00fccke von Siliziumkarbid erm\u00f6glicht eine effizientere Stromleitung als bei anderen Halbleitern, da die Elektronen weniger Energie f\u00fcr den \u00dcbergang vom Valenzband in das Leitungsband ben\u00f6tigen. Au\u00dferdem kann es dank dieser Effizienzsteigerung h\u00f6here Spannungen und Frequenzen besser bew\u00e4ltigen als konkurrierende Materialien, da sich dank der gr\u00f6\u00dferen Energiel\u00fccke mehr Elektronen auf einmal bewegen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Siliziumkarbid verf\u00fcgt \u00fcber einzigartige elektrische Eigenschaften, die es f\u00fcr zahlreiche Hochleistungsschaltungen geeignet machen. In reinem Zustand wirkt Siliciumcarbid wie ein elektrischer Isolator; durch Hinzuf\u00fcgen kleiner Mengen von Verunreinigungen - insbesondere durch Aluminiumdotierung - kann es jedoch Halbleitereigenschaften aufweisen. Insbesondere wird durch die Dotierung mit Aluminium ein Halbleitermaterial vom p-Typ geschaffen.<\/p>\n
Die Eigenschaften von Halbleitern mit breiter Bandl\u00fccke sind besonders vorteilhaft bei Anwendungen, die hohe Spannungen erfordern, wie z. B. in der Leistungselektronik und anderen Energieanwendungen. Diese Halbleiter k\u00f6nnen einer zehnmal h\u00f6heren elektrischen Feldst\u00e4rke standhalten als normale Silizium-Halbleiter und eignen sich daher f\u00fcr Ger\u00e4te, die extremen Spannungen ausgesetzt sind.<\/p>\n
SiC ist ein attraktives Material, da es bei gleicher Spannung einen h\u00f6heren Widerstand gegen den Stromfluss aufweist als Silizium. Dadurch wird der Energieverlust in Form von W\u00e4rme in den Ger\u00e4ten erheblich verringert und kostspielige aktive K\u00fchlsysteme, die das Gewicht, die Komplexit\u00e4t und die Kosten eines Produkts erh\u00f6hen, werden \u00fcberfl\u00fcssig.<\/p>\n
Die geringe W\u00e4rmeausdehnung von Siliziumkarbid macht es zu einem begehrten Spiegelmaterial f\u00fcr gro\u00dfe astronomische Teleskope, wo es zu Scheiben von bis zu 3,5 m (11 Fu\u00df) verarbeitet werden kann. Dar\u00fcber hinaus eignet es sich aufgrund seiner Haltbarkeit, Steifigkeit und hervorragenden W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit hervorragend als Basismaterial f\u00fcr elektronische Bauteile in Umgebungen, in denen Vibrationen Sch\u00e4den verursachen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Silizium ist nach wie vor das beliebteste Halbleitermaterial in der modernen Elektronik, doch seine Hochleistungsanwendungen beginnen, ihre Grenzen aufzuzeigen. Siliziumkarbid bietet mehrere Vorteile, die diese Unzul\u00e4nglichkeiten beheben, darunter seine Halbleitereigenschaft mit gro\u00dfer Bandl\u00fccke - definiert als die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus der Umlaufbahn um einen Kern zu befreien; gemessen in Elektronenvolt oder eV. Siliziumkarbid hat einen Elektronenvoltwert, der fast dreimal so hoch ist wie der von herk\u00f6mmlichem Silizium.<\/p>\n
Siliziumkarbid kommt in der Natur in Form des extrem seltenen Minerals Moissanit vor, das in der Regel in winzigen Mengen in Meteoriten, Korundvorkommen und Kimberlit vorkommt. Seit 1893 wird es in Pulverform f\u00fcr die Verwendung als Schleifmittel kommerziell hergestellt, wobei es h\u00e4ufig mit anderen K\u00f6rnern kombiniert wird, um harte Keramiken zu bilden, die mit jedem Korn verbunden sind, um z\u00e4he, dauerhafte Verbindungen zu bilden, wie z. B. Bremsen und Kupplungen f\u00fcr Autos sowie Keramikplatten f\u00fcr kugelsichere Westen und Leuchtdioden als Detektoren in fr\u00fchen Radios.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide (SiC) is an extremely hard and synthetically produced crystalline compound of silicon and carbon, popularly referred to as carborundum. Mohs hardness rating of 9 makes it similar to diamond and it can be used as an abrasive and in refractory products such as furnace linings. Silicon is another material with great potential for […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-542","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/542","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=542"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/542\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":543,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/542\/revisions\/543"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=542"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=542"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=542"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}