Ένωση καρβιδίου του πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου, που αναφέρεται ευρύτερα ως καρβορούνδιο, είναι μια εξαιρετικά σκληρή συνθετική κρυσταλλική ένωση που αποτελείται από πυρίτιο και άνθρακα και χαρακτηρίζεται από υψηλή θερμική αγωγιμότητα, χαμηλό συντελεστή διαστολής, αντοχή σε χημικές αντιδράσεις και ημιαγωγικές ικανότητες.

Ο μοισσανίτης, το φυσικό του ομόλογο, εμφανίζεται ως ορυκτό, αλλά μπορεί να βρεθεί μόνο σε πολύ περιορισμένες ποσότητες σε μετεωρίτες και κοιτάσματα κιμπερλίτη- κατά συνέπεια, κατασκευάζεται σχεδόν αποκλειστικά συνθετικά.

Σκληρότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι μια σκληρή ένωση πυριτίου και άνθρακα και εμφανίζεται φυσικά ως ορυκτό μοισσανίτης στον κρατήρα μετεωριτών Canyon Diablo στην Αριζόνα. Ο Edward Acheson ξεκίνησε τη μαζική παραγωγή SiC το 1893 για χρήση ως βιομηχανικό λειαντικό, αν και από τότε η χρήση του ως βάση κεραμικών εφαρμογών μεγάλης διάρκειας, όπως τα φρένα/συμπλέκτες/βέλτες αυτοκινήτων, έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη.

Οι μετρήσεις σκληρότητας στην κλίμακα Mohs το τοποθετούν μεταξύ των σκληρότερων υλικών που είναι γνωστά στον άνθρωπο, καθιστώντας το ένα από τα πιο ανθεκτικά υλικά που υπάρχουν. Επιπλέον, η πολύ υψηλή σκληρότητά του (9 κατά Mohs) το καθιστούν αρκετά ανθεκτικό ώστε να αντέχει σε κρούσεις και φθορά, καθώς και αντοχή στη διάβρωση, ενώ έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλούς ρυθμούς διαστολής σε σύγκριση με παρόμοια υλικά. Επιπλέον, η πρόσμιξη με βόριο, νιόβιο ή αλουμίνιο του επιτρέπει να γίνει ένα ημιαγωγικό υλικό τύπου p.

Το καρβίδιο του πυριτίου έχει μια στενά στοιβαγμένη δομή που αποτελείται από άτομα άνθρακα και πυριτίου ομοιοπολικά συνδεδεμένα μεταξύ τους σε δεσμούς τεσσάρων ατόμων μέσω τετραεδρικών δεσμών, καθιστώντας μια στερεή ουσία αδιάλυτη στο νερό, την αλκοόλη και τις περισσότερες οργανικές ενώσεις, αλλά διαλυτή σε λιωμένα αλκάλια και σίδηρο. Το SiC είναι αξιοσημείωτο για τις συναρπαστικές ηλεκτρικές ιδιότητές του- η αντίσταση κυμαίνεται πάνω από επτά τάξεις μεγέθους λόγω των πολυάριθμων πολυτύπων που υπάρχουν στη χημική του σύνθεση.

Ανθεκτικότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι εξαιρετικά ανθεκτικό και μπορεί να αντέξει υψηλά επίπεδα πίεσης. Επιπλέον, το σημείο τήξης του ξεπερνά τους 2.000degC και ο χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής το καθιστά κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.

Ο Edward Goodrich Acheson πρωτοστάτησε στην εμπορική παραγωγή του το 1891. Ο Acheson χρησιμοποίησε άνθρακα από άνθρακα ως ηλεκτρόδιο και θέρμανε ένα μείγμα πηλού και κονιοποιημένου κοκ σε σιδερένιο κύπελλο- σχηματίστηκαν φωτεινοί πράσινοι κρύσταλλοι που ήταν πολύ σκληροί και έμοιαζαν με διαμάντια- η ένωση αυτή ήταν αρχικά γνωστή ως carborundum, αλλά σήμερα είναι γνωστή ως SiC.

Το πλαστικό ενισχυμένο με ίνες άνθρακα (CFRP) είναι ένα απίστευτο υλικό και μία από τις σκληρότερες γνωστές στον άνθρωπο ουσίες, που συναγωνίζεται μόνο το διαμάντι, το κυβικό νιτρίδιο του βορίου και το καρβίδιο του βορίου. Με βαθμολογία σκληρότητας Mohs 9, οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως σε μια μεγάλη ποικιλία τομέων: μπορεί να βρεθεί ως λειαντικό, όπως γυαλόχαρτο και τροχοί λείανσης, σε βιομηχανικούς κλιβάνους ως πυρίμαχο υλικό για φούρνους, ως κοπτικά εργαλεία για τραπέζια κοπής, ακόμη και σε φρένα/συμπλέκτες αυτοκινήτων!

Η χημική αδράνεια του κεραμικού του επιτρέπει να αντιστέκεται στη διάβρωση από διάφορες χημικές ουσίες και να διατηρεί την αντοχή του σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Το κεραμικό αποτελεί επίσης αναπόσπαστο συστατικό των σύνθετων συστημάτων θωράκισης που είναι αποτελεσματικά έναντι τόσο των σημερινών όσο και των αναδυόμενων βαλλιστικών απειλών, συμπεριλαμβανομένων των ελαφρών κεραμικών SiC υψηλής απόδοσης της Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories, όπως το SiC συνδεδεμένο με αντίδραση (RBSC), το πυροσυσσωματωμένο SiC και το καρβορούνδιο για αυτή τη χρήση.

Θερμική αγωγιμότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι συνήθως μονωτής στην καθαρότερη μορφή του, αλλά με την προσθήκη προσμίξεων ή προσμίξεων μπορεί να εμφανίσει ημιαγώγιμες ιδιότητες. Επιπλέον, το υλικό αυτό έχει εξαιρετικές ιδιότητες ανθεκτικότητας για εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών- επιπλέον, διαθέτει χαμηλές διατομές νετρονίων και ιδιότητες αντίστασης σε βλάβες από ακτινοβολία.

Η θερμική αγωγιμότητα του SiC εξαρτάται από τη δομή και το μέγεθος του κρυστάλλου του. Όπως συμβαίνει με τα περισσότερα στερεά, η θερμική αγωγιμότητά του αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Ένα μονοκρυσταλλικό SiC έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, ενώ το πολυκρυσταλλικό SiC τείνει να έχει χαμηλότερες τιμές λόγω της τυχαίας κατανομής των κόκκων που συμβάλλουν σε επιφανειακά φαινόμενα σκέδασης.

Το καρβίδιο του πυριτίου κυκλοφορεί σε διάφορα πολυμορφήματα, με το καρβίδιο του πυριτίου άλφα (α-SiC) να είναι η πιο γνωστή εκδοχή. Το α-SiC διαθέτει εξαγωνικές κρυσταλλικές δομές παρόμοιες με αυτές που παρατηρούνται στον βουρτζίτη- η β-τροποποίηση β-SiC διαθέτει κρυσταλλικές δομές ψευδαργύρου μπλέντε παρόμοιες με το διαμάντι, ενώ οι λιγότερο συχνά απαντώμενες μορφές του μπορούν να χρησιμεύσουν ακόμη και ως υλικά υποστήριξης καταλυτών.

Πρόσφατες εικόνες SEM τόσο του α-SiC όσο και του β-SiC συλλέχθηκαν για να μελετηθεί πώς η διαδικασία σύνθεσης επηρέασε τη μικροδομή και τη θερμική αγωγιμότητα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η θερμική αγωγιμότητα του α-SiC μειώθηκε με την αύξηση του μεγέθους του λαιμού, γεγονός που υποδηλώνει τη διάχυτη επιφανειακή σκέδαση ως αιτία. Αντίθετα, η θερμική αγωγιμότητα του b-SiC αυξήθηκε με το μέγεθος του λαιμού- η τάση αυτή ταιριάζει με τις προβλέψεις του μοντέλου Callaway-Holland για την εξάρτηση της θερμικής αγωγιμότητας από τη θερμοκρασία για τους φωνονικούς κρυστάλλους.

Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου, μια σκληρή χημική ένωση που αποτελείται από διοξείδιο του πυριτίου και άνθρακα, χρησιμοποιείται ευρέως ως λειαντικό σε λαπιδαριουργικές και βιομηχανικές εφαρμογές, όπως η αμμοβολή, οι τροχοί λείανσης, η κοπή με υδροβολή και οι εφαρμογές αμμοβολής. Οι πυρίμαχες επενδύσεις, τα θερμαντικά στοιχεία και τα ακροφύσια καυστήρων χρησιμοποιούν επίσης συχνά αυτό το ανθεκτικό στη θερμότητα υλικό με εξαιρετικά ανθεκτική σκληρότητα Mohs 9. Επιπλέον, το καρβίδιο του πυριτίου παραμένει χημικά αδρανές και ανθεκτικό στη διάβρωση από υδροχλωρικό, θειικό και υδροφθορικό οξύ.

Ηλεκτρικά, το SiC είναι συνήθως μονωτής όταν βρίσκεται στην καθαρή του κατάσταση- ωστόσο, με ορισμένες προσθήκες ή προσμίξεις μπορεί να εμφανίσει ιδιότητες ημιαγωγού, όπως αγωγιμότητα τύπου n, μέσω του διαμοιρασμού ζευγών ηλεκτρονίων στην τετραεδρική δομή ομοιοπολικών δεσμών μέσω των λεγόμενων sp3 υβριδικών τροχιακών.

Οι μονοκρύσταλλοι SiC με εγγενή αγωγιμότητα περίπου 3,1 +-0,2 eV έχουν υψηλότερες αγωγιμότητες από το καθαρό πυρίτιο ή το νιτρίδιο του γαλλίου, γεγονός που υποδηλώνει ότι θα μπορούσαν να παρέχουν βελτιωμένη ηλεκτρική αγωγιμότητα για ηλεκτρικές εφαρμογές.

Τα προϊόντα καρβιδίου πυριτίου της Henan Superior Abrasives αποτελούν ιδανική επιλογή για χρήση σε ηλεκτρονικές συσκευές λόγω της ανώτερης αντίστασής τους στην τάση - 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του συνηθισμένου πυριτίου και ανώτερη από εκείνη του νιτριδίου του γαλλίου! Επιπλέον, η ποικιλία των καρβιδίων πυριτίου υψηλής ποιότητας που διαθέτουμε παρουσιάζει εξαιρετικές ιδιότητες αντοχής στην οξείδωση και στο θερμικό σοκ που καθιστούν το υλικό αυτό ιδανικό για εφαρμογές ηλεκτρονικών συσκευών. Με τη δέσμευσή μας για την ικανοποίηση των πελατών και την αριστεία στο επίκεντρο, μπορείτε να υπολογίζετε μόνο στο καλύτερο από εμάς! Καλέστε μας τώρα για να ανακαλύψετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα προϊόντα μας! Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να ανακαλύψετε περισσότερα!