Piikarbidiyhdiste

Piikarbidi, yleisemmin karborundi, on erittäin kova synteettinen kiteinen yhdiste, joka koostuu piistä ja hiilestä ja jolle on ominaista korkea lämmönjohtavuus, alhainen laajenemiskerroin, kemiallisten reaktioiden vastustuskyky ja puolijohdekyky.

Moissanite, sen luonnollinen vastine, esiintyy mineraalina, mutta sitä esiintyy vain hyvin rajallisia määriä meteoriiteissa ja kimberliittiesiintymissä, minkä vuoksi sitä valmistetaan lähes yksinomaan synteettisesti.

Kovuus

Piikarbidi (SiC) on kova piin ja hiilen yhdiste, ja sitä esiintyy luonnostaan moissaniittimineraalina Arizonan Canyon Diablo -meteorikraatterissa. Edward Acheson aloitti SiC:n massatuotannon vuonna 1893 käytettäväksi teollisuudessa hioma-aineena, mutta sittemmin sen käyttö pitkäkestoisten keraamisten sovellusten, kuten autojen jarrujen, kytkimien ja liivien, perustana on yleistynyt.

Mohsin asteikon kovuusmittausten mukaan se on yksi kovimmista tunnetuista materiaaleista, joten se on yksi kovimmista materiaaleista. Lisäksi sen erittäin korkea kovuus (9 Mohsin asteikolla) tekee siitä riittävän kestävän kestämään iskuja ja kulumista sekä korroosionkestävyyttä, ja sen lämmönjohtavuus ja laajenemisnopeus ovat alhaiset verrattuna vastaaviin materiaaleihin. Lisäksi seostamalla sitä boorilla, niobilla tai alumiinilla siitä voi tulla p-tyypin puolijohdemateriaali.

Piikarbidin rakenne on tiivis, ja se koostuu hiili- ja piiatomeista, jotka ovat kovalenttisesti sidoksissa toisiinsa neljän atomin sidoksilla tetraedristen sidosten kautta, mikä tekee siitä kiinteän aineen, joka ei liukene veteen, alkoholiin ja useimpiin orgaanisiin yhdisteisiin mutta liukenee sulaan emäksiseen ja rautaan. SiC on tunnettu kiehtovista sähköisistä ominaisuuksistaan; sen kemiallisessa koostumuksessa esiintyvien lukuisten polytyyppien ansiosta sen resistanssi vaihtelee yli seitsemän suuruusluokkaa.

Kestävyys

Piikarbidi on erittäin kestävää ja kestää suuria paineita. Lisäksi sen sulamispiste ylittää 2 000 degC ja alhainen lämpölaajenemiskerroin tekee siitä sopivan korkean lämpötilan sovelluksiin.

Edward Goodrich Acheson aloitti sen kaupallisen tuotannon vuonna 1891. Acheson käytti elektrodina kivihiilestä saatavaa hiiltä ja lämmitti saven ja jauhemaisen koksin seosta rautakupissa; muodostui kirkkaanvihreitä kiteitä, jotka olivat hyvin kovia ja muistuttivat timantteja; tämä yhdiste tunnettiin alun perin nimellä karborundi, mutta nykyään se tunnetaan nimellä SiC.

Hiilikuituvahvisteinen muovi (CFRP) on uskomaton materiaali ja yksi kovimmista tunnetuista aineista, jonka kanssa kilpailevat vain timantti, kuutiollinen boorinitridi ja boorikarbidi. Hiilikuitua, jonka Mohsin kovuusluokka on 9, käytetään laajalti monilla eri aloilla: sitä käytetään hioma-aineena, kuten hiekkapaperissa ja hiomalaikoissa, teollisuusuunien tulenkestävänä materiaalina, leikkuupöytien leikkaustyökaluina ja jopa autojen jarruissa/kytkimissä!

Keraamisen materiaalin kemiallisen inerttiyden ansiosta se kestää erilaisten kemikaalien aiheuttamaa korroosiota ja säilyttää lujuutensa laajalla lämpötila-alueella. Keraamiikka on myös olennainen osa komposiittipanssarijärjestelmiä, jotka ovat tehokkaita sekä nykyisiä että tulevia ballistisia uhkia vastaan. Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractoriesin korkean suorituskyvyn omaavat kevyet SiC-keramiikat, kuten reaktiosidottu SiC (RBSC), sintrattu SiC ja karborundi, soveltuvat tähän käyttöön.

Lämmönjohtavuus

Piikarbidi on puhtaimmillaan tyypillisesti eriste, mutta epäpuhtauksia lisäämällä tai seostamalla se voi saada puolijohtavia ominaisuuksia. Lisäksi tällä materiaalilla on erinomaiset kestävyysominaisuudet korkean lämpötilan sovelluksissa; lisäksi sillä on alhaiset neutronipoikkileikkaukset ja säteilyn vaurionkestävyysominaisuudet.

SiC:n lämmönjohtavuus riippuu sen rakenteesta ja kiteen koosta. Kuten useimmilla kiinteillä aineilla, sen lämmönjohtavuus kasvaa lämpötilan myötä. Yksikiteisen SiC:n lämmönjohtavuus on korkea, kun taas monikiteisen SiC:n lämmönjohtavuus on yleensä alhaisempi johtuen rakeiden satunnaisjakaumasta, joka vaikuttaa pinnan sirontaan.

Piikarbidia on erilaisia polymorfisia muotoja, joista alfa-piikarbidi (a-SiC) on tunnetuin. A-SiC:ssä on wurtsiitin kaltaisia heksagonaalisia kiderakenteita; beetamuunnoksessa b-SiC:ssä on timantin kaltaisia sinkkiblende-kiderakenteita, ja harvemmin esiintyvissä muodoissaan se voi toimia jopa katalyyttien tukimateriaalina.

Sekä a-SiC:stä että b-SiC:stä kerättiin hiljattain SEM-kuvia, jotta voitiin tutkia, miten synteesiprosessi vaikutti niiden mikrorakenteeseen ja lämmönjohtavuuteen. Tulokset osoittivat, että a-SiC:n lämmönjohtavuus laski kaulan koon kasvaessa, mikä viittaa diffuusiin pintahajontaan syynä. Sitä vastoin b-SiC:n lämmönjohtavuus kasvoi kaulan koon kasvaessa; tämä suuntaus vastaa Callaway-Hollandin mallin ennusteita lämmönjohtavuuden lämpötilariippuvuudesta fononisille kiteille.

Sähkönjohtavuus

Piikarbidi on kova kemiallinen yhdiste, joka koostuu piidioksidista ja hiilestä, ja sitä käytetään laajalti hioma-aineena lapidori- ja teollisuudessa, kuten hiekkapaperoinnissa, hiomalaikoissa, vesisuihkuleikkauksessa ja hiekkapuhallussovelluksissa. Myös tulenkestävissä vuorauksissa, lämmityselementeissä ja polttimien suuttimissa käytetään usein tätä kuumuutta kestävää materiaalia, jonka Mohsin kovuus on erittäin kestävä 9. Lisäksi piikarbidi on kemiallisesti inerttiä ja kestää myös suolahapon, rikkihapon ja fluorivetyhapon aiheuttamaa korroosiota.

Sähköisesti SiC on tyypillisesti eriste, kun se on puhtaassa tilassaan; tietyillä lisäaineilla tai seostusaineilla se voi kuitenkin osoittaa puolijohdeominaisuuksia, kuten n-tyypin johtavuutta jakamalla elektronipareja tetraedrisen kovalenttisen sidosrakenteensa sisällä niin sanottujen sp3-hybridiorbitaalien kautta.

SiC-monikiteillä, joiden luontainen johtavuus on noin 3,1 +-0,2 eV, on korkeampi johtavuus kuin puhtaalla piillä tai galliumnitridillä, mikä viittaa siihen, että ne voisivat tarjota paremman sähkönjohtavuuden sähkösovelluksia varten.

Henan Superior Abrasivesin piikarbidituotteet ovat ihanteellinen valinta käytettäväksi elektroniikkalaitteissa niiden erinomaisen jännitekestävyyden ansiosta - 10 kertaa suurempi kuin tavallisen piin ja parempi kuin galliumnitridin! Lisäksi korkealaatuisten piikarbidien valikoimassamme on erinomaiset hapettumisen ja lämpöshokkien kestävyysominaisuudet, jotka tekevät tästä materiaalista täydellisen elektroniikkalaitteiden sovelluksiin. Koska olemme sitoutuneet asiakastyytyväisyyteen ja huippuosaamiseen, voit luottaa siihen, että meiltä saat vain parasta! Soita meille nyt löytääksesi lisätietoja tuotteistamme! Ota yhteyttä nyt löytääksesi lisää!