Usos del carburo de silicio en la industria

El carburo de silicio, o SiC, tiene múltiples aplicaciones. Puede funcionar a temperaturas, frecuencias y voltajes más altos que el silicio, al tiempo que proporciona una mayor densidad de potencia.

Edward Acheson descubrió accidentalmente el carborundo cuando intentaba producir diamantes artificiales en 1891. Calentando arcilla con carbono en polvo mediante electricidad y creando cristales hexagonales de color verde brillante, bautizó el carborundo.

Es abrasivo

El carburo de silicio (SiC) es un compuesto químico duro formado por silicio y carbono. Aunque se encuentra de forma natural en depósitos minerales de moissanita, el carburo de silicio suele fabricarse sintéticamente para su uso como abrasivo. El carburo de silicio es un material muy duro (9 en la escala de Mohs), sólo superado por el diamante y el carburo de boro.

El polvo de SiC puede utilizarse como abrasivo en múltiples aplicaciones, como abrasivos aglomerados y revestidos, cuarzo para aserrado, chorro a presión (húmedo o seco), esmerilado y mucho más. Además, el SiC es muy resistente a la corrosión, lo que lo hace muy valioso en las industrias electrónica y metalúrgica.

El carburo de silicio negro es un abrasivo extremadamente duradero, lo que lo convierte en una opción popular en la industria de abrasivos. Entre las aplicaciones habituales de esta dureza se incluyen el papel de lija y las muelas abrasivas; también se puede encontrar en aplicaciones de lapeado o pulido de precisión en el sector aeroespacial o de la automoción para afilar, solapar o pulir componentes metálicos y cerámicos con dimensiones precisas.

El SiC puede sinterizarse en cerámicas muy duras para chalecos antibalas y utilizarse en refractarios por su resistencia al calor y al choque térmico, así como en dispositivos electrónicos semiconductores que funcionan a altas temperaturas o tensiones.

Es un semiconductor

El carburo de silicio (SiC) es una aleación compuesta de silicio y carbono que presenta propiedades tanto de aislante eléctrico como de conductor, lo que lo convierte en un material excelente para aplicaciones de electrónica de potencia que requieren alta resistencia a la tensión, conductividad térmica, frecuencias de conmutación y energía de banda prohibida ancha. Además, el SiC tiene un coste de material inferior al de otros materiales alternativos.

El SiC es un material extremadamente duro, situado entre la alúmina y el diamante en la escala de Mohs. Fue producido artificialmente por primera vez en 1891 por Edward Acheson, calentando una mezcla de arcilla y coque en polvo en un recipiente de hierro y utilizando como electrodos una lámpara de arco de carbono. Acheson bautizó su descubrimiento con el nombre de "carborundo", mientras que posteriormente pasó a denominarse carburo de silicio.

La combinación única de propiedades físicas del SiC lo convierten en un material atractivo para su uso en numerosas aplicaciones refractarias e industriales, como la resistencia al desgaste, la conductividad térmica y el bajo índice de expansión. Además, el SiC es muy resistente a los choques térmicos -cargas mecánicas transitorias causadas por cambios bruscos de temperatura que provocan cargas repentinas en la maquinaria-, así como a los choques de dilatación térmica provocados por cambios rápidos de temperatura.

El crecimiento del mercado del SiC se está expandiendo rápidamente debido a la creciente demanda de vehículos eléctricos, inversores de energía solar y sistemas de almacenamiento de energía que utilizan este material. Su capacidad para soportar altos voltajes desempeña un papel crucial en esta expansión.

Es una armadura a prueba de balas

Genghis Khan ordenó a sus jinetes que llevaran chalecos de seda como protección en la batalla, mientras que el blindaje corporal moderno se ha vuelto mucho más avanzado a lo largo de los siglos. Sin embargo, incluso estos materiales protectores pueden fallar cuando son alcanzados por balas de alta velocidad; sin embargo, los científicos han desarrollado una receta para superar esta debilidad añadiendo pequeñas cantidades de silicio a los materiales de carburo de boro; sus estudios demostraron que esto hacía que el material fuera considerablemente más resistente a los impactos de alta velocidad que antes, proporcionando así una resistencia significativamente mayor a los impactos de bala de alta velocidad que antes, algo que Genghis Khan no pudo hacer.

Para cortar este material con facilidad y precisión se necesitan discos con punta de diamante, que es una de las sustancias más duras que se conocen. Utilizado principalmente en trabajos lapidarios, así como en aplicaciones de rectificado (esmerilado y corte por chorro de agua), y conocido por su durabilidad y rentabilidad, el diamante suele elegirse frente a otras alternativas para aplicaciones lapidarias.

Además de crear blindajes balísticos para vehículos especiales policiales y civiles, también puede utilizarse en la producción de cerámicas a base de alúmina, como cojinetes y juntas. Gracias a sus excelentes características de resistencia a la abrasión y tolerancia a la temperatura, es una opción excelente para aplicaciones industriales, como frenos y embragues de automóviles. Además, su elevada relación resistencia-peso, así como su resistencia a la erosión química, al agua y a las altas temperaturas, hacen de este material una excelente opción para esta aplicación.

Es un aditivo del aceite

El carburo de silicio es cada vez más popular en la industria petrolera debido a su mayor resistencia a la abrasión. Además, las propiedades reductoras de la viscosidad del carburo de silicio contribuyen a que el petróleo crudo fluya con mayor rapidez, lo que mejora la eficacia de la producción y aumenta la fluidez, contribuyendo así a la eficacia de la producción en su conjunto. Además, las propiedades de recuperación de petróleo de este material lo hacen especialmente adecuado para tratar formaciones de esquisto.

La extrema dureza del material cerámico permite utilizarlo en diversos procesos de rectificado abrasivo, como el bruñido, el rectificado, el corte por chorro de agua y el chorro de arena. La cerámica también es un componente integral del trabajo lapidario moderno debido a su durabilidad y bajo coste en comparación con el diamante. Además, su excelente resistencia a la abrasión la convierte en una alternativa adecuada al diamante para trabajos lapidarios, así como para crear mulleres para desbastar superficies de vidrio o placas de mármol antes de grabarlas.

La inercia química y el bajo coeficiente de dilatación térmica del carburo de silicio lo hacen adecuado para fabricar materiales refractarios de alta temperatura, como paredes de hornos de calderas, ladrillos de control, muflas, muebles de hornos, carriles de deslizamiento de hornos y plantas de purificación de zinc. Existen varios tipos de carburo de silicio; entre ellos, el carburo de silicio alfa (a-SiC), con su estructura cristalina hexagonal similar a la wurtzita, es el más frecuente; la modificación beta (b-SiC), con estructura cristalina de blenda de zinc, es menos frecuente.

El carburo de silicio (/karbrndm/) es un compuesto químico inorgánico formado por silicio y carbono, también conocido como carborundo. Se produce de forma natural como mineral moissanita, y su producción en masa comenzó en forma de polvo alrededor de 1893 para su uso como abrasivo. Mediante procesos de sinterización, sus granos también pueden unirse para formar materiales cerámicos duros, como frenos o embragues de automóviles o placas cerámicas para chalecos antibalas.