Καρβίδιο του πυριτίου Πυκνότητα

Το πυρίτιο είναι το πρώτο υλικό ημιαγωγών στα ηλεκτρονικά, αλλά το στενό χάσμα ζώνης του περιορίζει τις εφαρμογές ισχύος. Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC), ωστόσο, διαθέτει πολύ ευρύτερες ζώνες που του επιτρέπουν να αποδίδει σε υψηλότερες θερμοκρασίες και τάσεις.

Το SiC είναι ένα από τα σκληρότερα υλικά, το οποίο συναγωνίζεται σε σκληρότητα μόνο το διαμάντι και το κυβικό νιτρίδιο του βορίου. Ενώ το SiC μπορεί να κατεργαστεί σε πράσινη μορφή ή σε μορφή μπισκότου, προκειμένου να επιτευχθούν στενές ανοχές πρέπει πρώτα να πυροσυσσωματωθεί πλήρως πριν από την κατεργασία ή την περαιτέρω κατεργασία.

Πυκνότητα χύδην

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι μια σκληρή χημική ένωση αποτελούμενη από πυρίτιο και άνθρακα που εμφανίζεται στη φύση ως ο πολύτιμος λίθος μοισσανίτης, ωστόσο παράγεται συχνότερα συνθετικά σε μορφή σκόνης και κρυστάλλων για να χρησιμοποιηθεί ως λειαντικό, ημιαγωγός, πολύτιμος λίθος που κόβεται σε πολύτιμους λίθους, πλάκες αλεξίσφαιρου γιλέκου ή για άλλες βιομηχανικές χρήσεις που απαιτούν υψηλή αντοχή.

Το καθαρό καρβίδιο του πυριτίου είναι άχρωμο- η βιομηχανική παραγωγή παίρνει τη χαρακτηριστική καφέ έως μαύρη απόχρωση λόγω των προσμίξεων σιδήρου. Ο ιριδισμός στους κρυστάλλους SiC οφείλεται σε φαινόμενα παρεμβολής λεπτών υμενίων- το χρώμα του μπορεί επίσης να ενισχυθεί μέσω της πρόσμιξης αζώτου ή φωσφόρου ως στοιχείων τύπου n και βηρυλλίου, βορίου, αλουμινίου ή γαλλίου ως προσμίξεων τύπου p για την ενίσχυση της αγωγιμότητας.

Περιγραφή υλικού: Το WaferCrete(r) (WC) είναι ένα εξαιρετικά πυκνό υλικό με κρυσταλλική δομή που καθιστά σχεδόν αδύνατη τη διάσπασή του. Επιπλέον, το χαμηλό πορώδες του επιτρέπει να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες, ενώ η αντοχή του σε θλίψη αυξάνεται με κάθε ανάμιξη με σκυρόδεμα- έχει διαπιστωθεί ότι η παρουσία του μειώνει σημαντικά τη διαπερατότητα σημαντικά.

Η προσθήκη WC και SiC έχει αποδειχθεί ότι αυξάνει σημαντικά την αντοχή του σκυροδέματος σε κάμψη. Η ανάλυση ANOVA επιβεβαίωσε αυτό το αποτέλεσμα, καθώς το WC είναι πιο ανθεκτικό στη διάδοση των ρωγμών, ενώ η κρυσταλλική δομή του δεν είναι τόσο εύκαμπτη.

Συσκευή Πυκνότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα τεχνητό υλικό με εξαιρετικές ιδιότητες αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες και θερμικής αγωγιμότητας. Λόγω του πολύ χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής του, το SiC μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές απαιτητικές εφαρμογές: από λειαντικά και πρόσθετα χάλυβα μέχρι προσμίξεις με άζωτο ή φώσφορο για χρήση ως ημιαγωγός τύπου n ή προσμίξεις με βηρύλλιο, βόριο ή αλουμίνιο για την παραγωγή ημιαγωγών τύπου p.

Οι μοναδικές ιδιότητες του καρβιδίου του πυριτίου το καθιστούν ιδανικό υλικό για συσκευές υψηλής τάσης, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών οχημάτων με συχνές απαιτήσεις υψηλής τάσης. Με το πολύ ευρύτερο χάσμα ζώνης σε σύγκριση με το πυρίτιο και την ανώτερη θερμική αγωγιμότητα, το καρβίδιο του πυριτίου επιτρέπει τη λειτουργία σε υψηλότερες τάσεις, ενώ παράλληλα αποβάλλει τη θερμότητα πιο αποτελεσματικά - ιδιότητες που το καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλο ως υλικό για μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων.

Η Saint-Gobain προσφέρει ένα φημισμένο στον κλάδο χαρτοφυλάκιο κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου, όπως προϊόντα πολλαπλών στρώσεων, μονής στρώσης και τετραεδρικά. Αυτά τα κεραμικά κατασκευάζονται με τη χρήση τεχνικών συγκόλλησης με αντίδραση και πυροσυσσωμάτωσης- η μικροδομή τους καθορίζει τις χημικές, θερμομηχανικές και μηχανικές ιδιότητές τους - γνώσεις που έχουμε εφαρμόσει στη δημιουργία λύσεων για την αντιμετώπιση πολλών απαιτητικών εφαρμογών.

Φαινόμενη πυκνότητα

Η φαινόμενη πυκνότητα ενός υλικού αναφέρεται στη μάζα του ανά μονάδα όγκου στερεού υλικού συν τυχόν χώρους αέρα ή αερίου μεταξύ των σωματιδίων, που μετριέται σε χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο, ουγγιές Troy ανά κυβικό πόδι ή άλλες προσαρμοσμένες μονάδες μέτρησης. Συνήθως μετράται για σκόνες και χαλαρά συσκευασμένα υλικά όπως το γάλα σε σκόνη.

Το πυρίμαχο κεραμικό είναι ένα από τα πιο ευπροσάρμοστα βιομηχανικά cermets, το οποίο βρίσκει εφαρμογές σε πολλές βιομηχανίες λόγω της ανώτερης αντοχής του σε υψηλές θερμοκρασίες και της αντοχής του σε θερμικό σοκ. Επιπλέον, η αντοχή του στη διάβρωση και τη φθορά το καθιστά εξαιρετική επιλογή για περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών.

Μη εύφλεκτο και χημικά αδρανές, το πυρίτιο είναι αδιάλυτο στο νερό αλλά διαλυτό σε αλκάλια και διαλύματα σιδήρου. Με τη χαρακτηριστική μπλε-μαύρη εμφάνισή του και τις αιχμηρές ακμές του, το πυρίτιο έχει πολλές εφαρμογές στις διόδους εκπομπής φωτός (LED) και στους ραδιοανιχνευτές. Ως μέρος ενός συνθετικού πολύτιμου λίθου που ονομάζεται μοισσανίτης (ο οποίος αναπτύχθηκε με τη χρήση του να ανακαλύπτεται για πρώτη φορά από τη NASA για χρήση σε διόδους εκπομπής φωτός και κρυσταλλικούς ραδιοανιχνευτές), το πυρίτιο προσδίδει επίσης το χρώμα του στις διόδους εκπομπής φωτός και στους κρυσταλλικούς ραδιοανιχνευτές.

Τα δείγματα SiC που συμπιέστηκαν με ράμπα δοκιμάστηκαν σε διάφορες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, συμπεριλαμβανομένων των κυψελών αμόνι με διαμάντι που θερμαίνονται με λέιζερ (μπλε20 και μαύρες18 καμπύλες), καθώς και υπολογισμών πρώτων αρχών (πορτοκαλί σκιασμένη περιοχή στον Συμπληρωματικό Πίνακα 3). Οι μετρούμενες πυκνότητες και οι αποστάσεις d του πλέγματος για τη μετάβαση B3 σε B1 συγκρίθηκαν με πειραματικά δεδομένα που προέκυψαν μέσω θέρμανσης με λέιζερ κυψελών αμονιού (καμπύλες blue20 και black18) και υπολογισμούς πρώτων αρχών (πορτοκαλί σκιασμένη περιοχή). Οι μετρούμενες τιμές ήταν σε εξαιρετική συμφωνία.

Ειδικό βάρος

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι ένα από τα ελαφρύτερα και σκληρότερα κεραμικά υλικά. Με ευρύ χάσμα ζώνης και υψηλή θερμική αγωγιμότητα, το SiC είναι ιδανικό για εφαρμογές που απαιτούν χαμηλή αντίσταση σε υψηλές θερμοκρασίες, ενώ παράλληλα είναι εύκολο να κατεργαστεί σε σχήματα.

Το SiC είναι γνωστό για την εξαιρετικά υψηλή αντοχή του στη φθορά, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για χρήση ως υλικό επένδυσης σε θαλάμους αντλιών και κυκλώνες, καθώς και σε πτερωτές και χοάνες που χρησιμοποιούνται σε εξορυκτικές εργασίες. Επιπλέον, τα ακροφύσια αεροσκαφών χρησιμοποιούν συχνά SiC λόγω της ικανότητάς του να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες, υψηλές πιέσεις και λειαντικά περιβάλλοντα χωρίς να υφίσταται βλάβες από τη διάβρωση.

Το SiC μπορεί να αναπτυχθεί ως μονός κρύσταλλος για την παραγωγή πολύτιμων λίθων μοισσανίτη που χρησιμοποιούνται σε ρολόγια και αλεξίσφαιρα γιλέκα, καθώς και σε μορφή σκόνης και μεγάλων κόκκων ως λειαντικό. Το SiC μπορεί επίσης να συσσωματωθεί μεταξύ τους για να σχηματίσει εξαιρετικά ανθεκτικά κεραμικά που χρησιμοποιούνται ως κοπτικά εργαλεία, όπως τρυπάνια.

Η χημική έκθεση σε αυτό το υλικό είναι άοσμο και άγευστο, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε ερεθισμό του δέρματος και των ματιών. Σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης του Διεθνούς Οργανισμού Ερευνών για τον Καρκίνο, η έκθεση μπορεί να οδηγήσει σε πιθανή (2α) ή πιθανή (2β) καρκινογένεση στον άνθρωπο με σημάδια που συχνά εμφανίζονται 15 χρόνια μετά την έκθεση σε πειραματόζωα.