Mikä on piikarbidi?

Piikarbidi (SiC) on erittäin kova teollinen materiaali, jolla on sekä puolijohde- että keraamisia ominaisuuksia. SiC:llä on tiiviisti pakattuja rakenteita, jotka koostuvat neljästä Si-atomista, jotka ovat sitoutuneet neljään hiiliatomiin, jotka muodostavat sen rakenteen nelisivuisiksi tetraedereiksi; muilla polytyypeillä on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet ja muodot.

Silikonikumia käytetään autojen jarruissa ja kytkimissä, ja se kestää korkeita lämpötiloja. Lisäksi sitä käytetään usein luodinkestävien panssarisuojien osana.

Sitä käytetään luodinkestävien panssarien valmistukseen.

Piikarbidia käytetään usein luodinkestävissä panssareissa, koska se kestää erinomaisesti ammuksia sekä lämpötiloja ja ympäristöä. Suojusten valmistukseen liittyy tiukkoja testejä, joissa arvioidaan niiden ballistisia ominaisuuksia - tähän sisältyy usein erityyppisten ammusten ampuminen eri nopeuksilla, jotta voidaan tutkia, pystyykö suojus pysäyttämään ne tehokkaasti.

Piikarbidi on yksi kovimmista saatavilla olevista materiaaleista, ja sillä on myös muita hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka tekevät siitä erinomaisen materiaalin panssarisovelluksiin. Näihin ominaisuuksiin kuuluvat alhainen lämpölaajeneminen, erinomainen kemikaalien kestävyys sekä ylivoimainen kovuus ja jäykkyys - ominaisuuksia, jotka ovat olennaisia tehokkaassa panssarisuunnittelussa, jonka on kestettävä iskuja ja ympäristöolosuhteita.

Karborundi (SiC) on erittäin kova synteettisesti tuotettu piin ja hiilen yhdiste, jonka Mohsin asteikon kovuusluokka on 9. Sitä on pitkään käytetty hioma-aineena hiekkapapereissa ja hiomalaikoissa, teollisuusuunien vuorauksissa, leikkuutyökaluissa ja tulenkestävien vuorausten vuorauksissa; lisäksi sitä käytetään metallurgisissa sovelluksissa sekä puolijohdealustoina valodiodien (LED) valmistuksessa.

Se on puolijohde

Piikarbidipuolijohteet ovat suosittu valinta elektronisissa laitteissa, jotka toimivat korkeissa lämpötiloissa tai korkeilla jännitteillä, kuten vaikeissa rasitusolosuhteissa. Se on seostettu typellä, fosforilla tai alumiinilla, jolloin se muodostaa joko n- tai p-tyypin puolijohteen sovelluksesta riippuen; lisäksi se kestää hyvin orgaanisia ja epäorgaanisia happoja, emäksiä, suoloja ja liuottimia - ja on myös seostettavissa.

SiC:tä voidaan valmistaa reagoimalla jauhemaista SiC:tä joko sulan hiilen tai kaasumaisen piin kanssa ja kuumentamalla seosta, minkä jälkeen se jalostetaan edelleen, jotta saadaan suuria yksikiteisiä kiekkoja kehittyneisiin elektroniikkasovelluksiin. SiC on erinomainen vaihtoehto piimateriaaleille tehoelektroniikassa, koska sen laaja kaistaleveys auttaa vähentämään laitteiden häviöitä ja mahdollistaa samalla korkeammat kytkentätaajuudet.

Lasista tulee erinomainen materiaali tähtitieteen peileihin, koska sen kovuus, alhainen lämpölaajenemiskerroin ja lämmönkestävyys ovat materiaalin ominaisuuksia. Jäykkyytensä ja jäykkyytensä ansiosta se on erinomainen valinta avaruusteleskooppien kehyksiin; sitä käytetään myös laajalti avaruusteleskooppien kehyksinä. Keramiikassa käytetään lasia sen kestävyyden vuoksi, sillä sitä käytetään usein kulumista kestävinä osina keraamisissa tuotteissa; lisäksi sitä käytetään matalan lämpölaajenemiskertoimensa vuoksi litografian substraatteina.

Se on kovaa materiaalia

Piikarbidi, yleisemmin Carborundum tai SiC, on piistä ja hiilestä valmistettu kovalenttinen yhdiste, jonka Mohsin kovuusluokka on 9. Sillä on poikkeuksellinen sitkeys, lämmönkestävyys, sähkönjohtavuus, hankaavat ominaisuudet, kovat keraamiset sidokset, jotka soveltuvat autojen jarruihin ja kytkimiin, luodinkestäviin liivien keraamisiin levyihin, joihin on upotettu keraamisia levyjä, sekä korkeissa lämpötiloissa ja korkeissa jännitteissä toimiviin elektronisiin puolijohde-laitteisiin. Piikarbidia käytetään myös hioma-aineena.

Kemiallisen hyökkäyksen kestävyys ja liukenemattomuus. Vesi, alkoholi ja useimmat hapot ja suolat eivät liuota sitä, ja sen hapettumisen, virumisen, korroosion ja muiden vaikutusten kestävyys on poikkeuksellinen.

Piikarbidin korkea lämpötilalujuus tekee siitä erinomaisen materiaalin, jota voidaan käyttää tulenkestävinä aineina vaativissa olosuhteissa, kuten ydinreaktoreissa, teräksenvalmistuksessa ja keramiikan tuotannossa. Lisäksi sen alhainen lämpölaajenemisnopeus ja kemiallisia reaktioita vastustuskyky tekevät siitä sopivan eristyssovelluksiin; lisäksi siitä on tullut olennainen osa kehittyneiden sähköajoneuvojen akkujen tuotantoprosesseja, koska se poistaa aktiiviset jäähdytysjärjestelmät, jotka lisäisivät ajoneuvojen painoa, kustannuksia ja monimutkaisuutta.

Se on hankaavaa

Piikarbidia on jo pitkään käytetty hioma-aineena. Kestävyytensä ansiosta se on ihanteellinen metallien, kuten teräksen ja alumiinin, hiontaan, sillä sen lämpölaajenemiskerroin on alhainen ja sen kulutuskestävyysominaisuudet ovat erinomaiset.

Tätä liimattua hioma-ainetta käytetään laajalti elektroniikkateollisuudessa. Se on erityisen hyödyllinen kiillotettaessa kuituoptisten säikeiden päitä ennen niiden liittämistä; tämä prosessi varmistaa tulevien liitosten moitteettoman toiminnan. Sidotuissa hioma-aineissa on yleensä koodit, jotka osoittavat niiden koostumuksen: esimerkiksi "A" tarkoittaa alumiinioksidia ja "C" piikarbidia.

Piikarbidin (tunnetaan myös nimellä Carborundum tai Karborundum) löysi ensimmäisen kerran pennsylvanialainen Edward Acheson vuonna 1891, ja se saavutti nopeasti kovimman synteettisen materiaalin aseman, kunnes vuonna 1929 kehitettiin boorikarbidi (BCC). Karborundi voidaan jakaa kolmeen pääluokkaan; se on erittäin kovaa, Mohsin asteikolla 9. Sitä pidettiin siihen asti kovimpana synteettisenä materiaalina! Piikarbidin yleisiä käyttökohteita ovat muun muassa teollisuuden hioma-aineet, kuten teollisuusjauhe, jota käytetään teollisuuden hioma-aineena; rakennekeramiikkasovellukset, kuten autojen jarrut/kytkimet; luodinkestävät liivilevyt.

Se on keraaminen

Piikarbidi on erittäin kova kiteinen materiaali, joka koostuu sekä piistä että hiilestä, mikä tekee siitä timantin ja boorikarbidin ohella yhden kovimmista ihmiskunnan tuntemista materiaaleista. Piikarbidilla on sekä hioma- että puolijohdeominaisuuksia. Koska sillä on äärimmäinen kovuus, kulutuskestävyys, lämpöshokkien kestävyys ja kemiallinen stabiilisuus, se on korvaamaton materiaali. Piikarbidi on yksi kolmesta kovimmasta tunnetusta materiaalista timantin ja boorikarbidin ohella.

Piikarbidi erottuu keramiikan joukosta erittäin kovana ja kestävänä aineena, joka kestää korkeita lämpötiloja ja sähkövirtoja vahingoittumatta. Lisäksi sen kemiallinen kestävyys sisältää sen, että se kestää happoja ja emäksiä ja kestää korroosiota useimmissa ympäristöissä.

Piikarbidi on epäorgaaninen materiaali, jota valmistetaan yleensä synteettisesti, mutta harvinaisia muotoja, niin sanottua moissanitea, voi esiintyä luonnossa. Suuri osa nykyisin tuotetusta piikarbidista valmistetaan prosessilla, jonka Edward Goodrich Acheson löysi ensimmäisen kerran vuonna 1893 etsiessään keinotekoisia timanttituotantomenetelmiä. Hänen menetelmässään piidioksidia ja koksia sekoitetaan keskenään, minkä jälkeen niitä kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin, jolloin saadaan piikarbidikiteitä.