El carburo de silicio es extremadamente duro, aunque menos que el diamante. Pero sigue ocupando el segundo lugar como material extremadamente duro.<\/p>\n
Las preformas porosas de diamante ligado con carbono se someten a infiltraci\u00f3n mediante la infusi\u00f3n de silicio por fuerza capilar a temperaturas superiores a su punto de fusi\u00f3n, tras lo cual el ligante de carbono se transforma en grafito.<\/p>\n
El diamante de carburo de silicio es un material de muy alta temperatura con una excelente conductividad t\u00e9rmica, muy utilizado en los campos de la ingenier\u00eda el\u00e9ctrica, electr\u00f3nica e industrial. Entre sus aplicaciones se incluyen la refrigeraci\u00f3n y el calentamiento de semiconductores, transistores y LED de potencia, as\u00ed como aplicaciones de iluminaci\u00f3n de pantallas LED. La conductividad t\u00e9rmica de los compuestos de SiC\/diamante depende de varios factores, como la cantidad y el tama\u00f1o del diamante, la composici\u00f3n de su material aglutinante y la estructura de sus interfaces entre componentes, as\u00ed como el impacto de la capa intermedia graf\u00edtica en la conductividad t\u00e9rmica de este material.<\/p>\n
Desde la d\u00e9cada pasada, la creaci\u00f3n de materiales altamente resistentes al desgaste con una excelente conductividad t\u00e9rmica ha sido un objetivo permanente de investigaci\u00f3n y desarrollo. Los materiales de \"diamante de carburo de silicio\" pueden producirse mediante la infiltraci\u00f3n de silicio l\u00edquido a trav\u00e9s de fuerzas capilares a temperaturas superiores a 1425 grados C para formar estructuras c\u00fabicas de b-SiC que podr\u00edan sustituir a los materiales de acero tradicionales como cojinetes, juntas o revestimientos interiores en aplicaciones industriales.<\/p>\n
Para obtener una conductividad t\u00e9rmica \u00f3ptima en los materiales compuestos de SiC\/diamante, puede utilizarse una distribuci\u00f3n bimodal de granos de diamante de distintos tama\u00f1os y fracciones para aumentar la conductividad t\u00e9rmica. Los sistemas bimodales ofrecen una conductividad t\u00e9rmica significativamente mayor en comparaci\u00f3n con los sistemas monomodales debido a la presencia de capas at\u00f3micas graf\u00edticas entre los granos de diamante y su matriz anfitriona de material matriz de b-SiC.<\/p>\n
Adem\u00e1s, las capas at\u00f3micas graf\u00edticas se alinean perpendicularmente a la interfaz, creando sistemas bimodales con superficies relativamente grandes que aumentan la conductividad t\u00e9rmica. La conductividad t\u00e9rmica aumenta a\u00fan m\u00e1s si el diamante se sinteriza a temperaturas m\u00e1s elevadas o se mantiene durante tiempos de retenci\u00f3n m\u00e1s cortos durante la infiltraci\u00f3n de silicio, \u00a1aument\u00e1ndola por encima de la del b-SiC puro! Adem\u00e1s, la conductividad t\u00e9rmica de los materiales tambi\u00e9n depende de su cantidad de silicio y diamante libres.<\/p>\n
El carburo de silicio, compuesto por \u00e1tomos de silicio y carbono, tiene una extraordinaria dureza Mohs de 9,5, por lo que ocupa el segundo lugar despu\u00e9s del diamante en cuanto a dureza. Por su resistencia y durabilidad, el carburo de silicio tiene numerosos usos industriales.<\/p>\n
El carburo de silicio comparte muchas de las propiedades del diamante, como su estructura cristalina tetra\u00e9drica -cuatro \u00e1tomos de cada elemento comparten una red c\u00fabica centrada en la cara para formar fuertes enlaces covalentes similares a los fuertes enlaces tetra\u00e9dricos del diamante-, as\u00ed como su elevada resistencia a la tracci\u00f3n y su bajo coeficiente de fricci\u00f3n, lo que convierte a ambos materiales en excelentes materiales para piezas de trabajo.<\/p>\n
El carburo de silicio puede producirse mediante varias t\u00e9cnicas, con carburo de silicio sint\u00e9tico producido a trav\u00e9s de la fundici\u00f3n de arena de cuarzo, coque de petr\u00f3leo (o coque de carb\u00f3n), astillas de madera u otras materias primas en hornos de alta temperatura. Una vez creado, el carburo de silicio presenta dureza, tiene un punto de fusi\u00f3n elevado y resiste la oxidaci\u00f3n incluso en condiciones de temperatura extremas.<\/p>\n
El carburo de silicio tiene muchas aplicaciones pr\u00e1cticas en la industria. Uno de ellos es el de los abrasivos. Gracias a sus excepcionales propiedades de resistencia y solidez, el carburo de silicio forma parte indispensable de lijas, muelas abrasivas y herramientas de corte. El carburo de silicio tambi\u00e9n se utiliza como componente aislante en hornos industriales, as\u00ed como en piezas resistentes al desgaste en bombas y motores de cohetes y en sustratos semiconductores utilizados para diodos emisores de luz (LED).<\/p>\n
Existen varios m\u00e9todos para producir carburo de silicio. Las t\u00e9cnicas tradicionales utilizan un proceso de sinterizaci\u00f3n en el que el silicio en polvo y el carbono se combinan en una masa fundida a alta presi\u00f3n para formar un bloque sinterizado de carburo de silicio que puede cortarse a las formas y tama\u00f1os deseados. Otra alternativa consiste en hacer reaccionar silicio l\u00edquido con grafito poroso para crear moissanita sint\u00e9tica negra, que tiene algunas de las mismas propiedades mec\u00e1nicas sin ser tan costosa.<\/p>\n
Se ha descubierto que los materiales de diamante unidos con carburo de silicio especialmente producidos con capas intermedias graf\u00edticas en su interfaz presentan una resistencia excepcionalmente alta, superior incluso a la de las interfaces diamante\/SiC sin grafito, aunque no est\u00e1 claro si esto se debe a las capas graf\u00edticas interfaciales.<\/p>\n
Los diamantes de carburo de silicio son materiales extremadamente resistentes con una excelente estabilidad qu\u00edmica, lo que los hace adecuados para aplicaciones de desgaste como juntas, revestimientos interiores y boquillas. Adem\u00e1s, estos diamantes son excelentes herramientas de corte. Debido a su fuerte estructura cristalina y a sus buenas propiedades de dureza, el mecanizado de los diamantes de carburo de silicio es relativamente sencillo en comparaci\u00f3n con muchos otros materiales duros, y tambi\u00e9n poseen un bajo coeficiente de fricci\u00f3n, lo que los hace adecuados para usos industriales.<\/p>\n
Los diamantes de carburo de silicio han experimentado un r\u00e1pido desarrollo debido al aumento de los requisitos de resistencia al desgaste. El carburo de silicio, un compuesto inorg\u00e1nico formado por carbono y silicio con estructura cristalina hexagonal, puede producirse en diversas formas y tama\u00f1os. Edward Goodrich Acheson cre\u00f3 el primer compuesto de carburo de silicio en 1891 calentando juntos arcilla y coque en polvo en un recipiente de hierro hasta que se formaron cristales azules que se conocieron como carborundo - Acheson cre\u00eda que este material tendr\u00eda m\u00e1s valor que el carb\u00f3n, ya que podr\u00eda utilizarse para fabricar metales.<\/p>\n
El carburo de silicio difiere en gran medida del diamante puro en que presenta una mayor estabilidad en condiciones de alta temperatura y tiene un bajo coeficiente de fricci\u00f3n, adem\u00e1s de ser significativamente m\u00e1s barato. Por ello, el carburo de silicio se ha convertido en el material preferido para usos industriales.<\/p>\n
Cuando se utiliza como polvo de lecho para preformas de diamante-siC, el polvo de lecho a-Si3N4 impide la formaci\u00f3n de carburo de silicio y la formaci\u00f3n de capas de corporaci\u00f3n, lo que aumenta enormemente la resistencia de la interfaz diamante-siC con respecto a las muestras convencionales embebidas en silicio fundido.<\/p>\n
Sin embargo, la naturaleza exacta de estas interfaces sigue siendo en gran medida inexplicable. Podr\u00eda ser el resultado de uniones m\u00e1s d\u00e9biles entre los planos graf\u00edticos o de diferentes fases en la interfaz, lo que requiere m\u00e1s investigaci\u00f3n para comprenderlo plenamente.<\/p>\n
Se emple\u00f3 la espectrometr\u00eda de rayos X por dispersi\u00f3n de energ\u00eda (EDX) para evaluar la distribuci\u00f3n de la densidad at\u00f3mica en una capa amorfa de material 3 C-SiC\/diamante. Se observ\u00f3 una reducci\u00f3n escalonada en los perfiles de intensidad de los \u00e1tomos de carbono y silicio cerca de su interfaz as-bonded, mostrando el carbono una pendiente menos pronunciada. El silicio mostr\u00f3 perfiles de densidad ligeramente c\u00f3ncavos, mientras que los del carbono fueron m\u00e1s graduales.<\/p>\n
Los diamantes son gemas naturales formadas a lo largo de millones de a\u00f1os, pero su producci\u00f3n puede hacerse sint\u00e9ticamente por mucho menos dinero en un laboratorio. El carburo de silicio, otra gema sint\u00e9tica con propiedades similares pero mucho m\u00e1s barata, es mucho m\u00e1s duradero y rentable. Su alto \u00edndice de refracci\u00f3n le permite reflejar la luz con m\u00e1s eficacia que otras gemas, mientras que su durabilidad lo hace adecuado para el uso diario. Adem\u00e1s, su bajo punto de fusi\u00f3n le permite soportar altas temperaturas y productos qu\u00edmicos sin resquebrajarse bajo presi\u00f3n.<\/p>\n
La microestructura de los compuestos de diamante y carburo de silicio suele estar formada por redes tridimensionales interpenetradas de SiC y diamante. El tama\u00f1o y la morfolog\u00eda de las part\u00edculas determinan la estructura final de los carburos de silicio de triple uni\u00f3n; normalmente, las capas at\u00f3micas de interfaz graf\u00edtica se orientan perpendicularmente hacia la superficie de diamante\/SiC para formar enlaces estrechos con ella, siendo su grosor normalmente mucho menor que la longitud de enlace entre los \u00e1tomos de carburo de silicio y las capas at\u00f3micas de diamante.<\/p>\n
Para conseguir una conductividad t\u00e9rmica \u00f3ptima del diamante de carburo de silicio, es fundamental comprender c\u00f3mo interact\u00faan sus \u00e1tomos. Se puede utilizar un haz de rayos X de sincrotr\u00f3n para examinar las interfaces diamante-carburo de silicio y sus par\u00e1metros estructurales y su interacci\u00f3n. Los resultados mostraron interacciones interpart\u00edculas d\u00e9biles; las zonas de contacto entre las part\u00edculas de diamante y SiC contienen capas de carbono v\u00edtreo, capas l\u00edmite graf\u00edticas y microporos, un indicio de la escasa conductividad t\u00e9rmica del diamante.<\/p>\n
El SiC y el diamante interact\u00faan estrechamente, pero su resistencia tambi\u00e9n depende de su microestructura. Esta microestructura consiste en una red tridimensional de part\u00edculas de diamante y carburo de silicio con una cobertura m\u00ednima de capas intermedias graf\u00edticas en toda su superficie; adem\u00e1s, esta microestructura tambi\u00e9n determina propiedades mec\u00e1nicas como la resistencia a la fractura.<\/p>\n
La resistencia de una muestra en voladizo aumenta a medida que m\u00e1s interfaces diamante\/SiC se inclinan hacia su extremo cargado, como demuestran las simulaciones de din\u00e1mica molecular de interfaces paralelas. Una muestra con una inclinaci\u00f3n de 40 nan\u00f3metros ha demostrado ser especialmente resistente.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is extremely hard, yet still less so than diamond. But it still ranks second as an extremely hard material. Porous carbon-bonded diamond preforms undergo infiltration by infusing silicon through capillary force at temperatures exceeding its melting point, whereupon the carbon binder transforms into graphite. Thermal Conductivity Silicon carbide diamond is an extremely high-temperature […]<\/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-409","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=409"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":410,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409\/revisions\/410"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=409"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=409"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=409"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}