Piikarbidin määritelmä

Piikarbidi, josta käytetään yleisesti lyhennettä SiC, on piistä ja hiilestä koostuva hioma-aine, jota on tuotettu teollisesti 1800-luvun lopusta lähtien käytettäväksi hioma-aineena. Lisäksi SiC:tä esiintyy luonnollisissa SiC:n esiintymissä moissaniittimineraalimuodostumissa.

Keraamiset lasitteet sisältävät tätä ainetta sisältäviä jauheita, jotka keraamisiin uunipolttoihin lisättynä tuottavat lasikuplia, jotka lisäävät visuaalista ja rakenteellista viehätystä.

Hionta-aine

Piikarbidi on erittäin kova aine, jota käytetään räjäytysaineena materiaalien hionnassa ja jonka Mohsin asteikon luokitus lähestyy timanttia. Lisäksi tämä keraaminen materiaali on osa hiomalaikkoja ja leikkuutyökaluja sekä tuotteita, kuten smirgelikankaita, hiekkapaperia ja kengänpohjia, ei-rautametallien uunien tulenkestäviä tiiliä ei-rautametallien metallurgian ja keramiikkateollisuuden uuneissa tulenkestävinä tiileinä ei-rautametallien metallurgian uuneissa tulenkestävinä tiileinä tulenkestävinä tiileinä ei-rautametallien metallurgian uuneissa tai korkeissa lämpötiloissa, kuten keraamisina levyinä luotiliiveissä, käytettävänä.

Piikarbidin hiontaominaisuudet johtuvat sen kerroksellisesta kiderakenteesta. Kukin hiiliatomi sitoutuu neljään piiatomiin oktaedrikokoonpanossa, mikä takaa vahvat sidosominaisuudet - ja tekee tästä materiaalista yhden ainoista synteettisistä aineista, joilla on tällaisia ominaisuuksia ja jotka antavat vaikuttavan lausunnon suorituskykyisistä teollisista sovelluksista.

Piikarbidipeilit ovat ihanteellinen materiaali käytettäväksi tähtitieteellisissä teleskoopeissa niiden jäykkyyden, alhaisen lämpölaajenemisen ja lujuusominaisuuksien vuoksi. Sekä Herschel-avaruusteleskooppi että Gaia-avaruusteleskooppi käyttävät piikarbidipeilejä heijastaakseen valoa. Kemiallinen kaasufaasipinnoitus tarjoaa tehokkaan keinon näiden materiaalien luomiseen, sillä pii ja hiili kasvavat yhdessä monikiteisiksi kalvoiksi lasialustoilla.

Puolijohde

Piikarbidipuolijohteet ovat saavuttaneet merkittäviä edistysaskeleita autoteollisuudessa, koska ne kestävät korkeita jännitteitä. Tämä saavutus johtuu sen laajasta kaistanleveydestä, jonka ansiosta elektronit kulkevat sen yli helpommin kuin tavallisten piipuolijohteiden.

Piikarbidin ainutlaatuisten ominaisuuksien ansiosta se soveltuu erilaisiin sähkösovelluksiin, kuten sähköntuotantoon. Piikarbidi onkin saavuttanut yhä suurempaa suosiota sähköautosovelluksissa, joissa sillä luodaan tehokkaampaa ja tehokkaampaa tehoelektroniikkaa, joka kestää suurempia jännitteitä kuin piistä valmistetut vastineensa.

Piikarbidia ei esiinny luonnossa (paitsi harvinaisena mineraalina nimeltä moissanite), mutta sitä on tuotettu massatuotantona jauhemuodossa jo yli 100 vuoden ajan, ja sitä käytetään nykyään esimerkiksi hiomalaikoissa, hioma-aineissa ja luodinkestävissä liiveissä. Sen ylivoimaisiin ominaisuuksiin kuuluvat korkea kovuus (9 Mohsin asteikolla), kemiallinen inerttiys, lämmönjohtavuus ja kulutuskestävyys - ominaisuudet, joiden vuoksi piikarbidi on laajalti haluttua näiden sovellusten valmistajien keskuudessa.

Piikarbidi muodostuu kahdesta primaarisesta koordinaatiotetraedristä, jotka koostuvat neljästä pii- ja neljästä hiiliatomista, jotka ovat kovalenttisesti sidoksissa toisiinsa. Muuttamalla sen atomijärjestystä eri polytyyppien tuottamiseksi voidaan tuottaa kiderakenteita. Lisäämällä epäpuhtauksia, kuten kolmi- tai viisiarvoisia aineita, insinöörit voivat muuttaa sähköisiä ominaisuuksia eri sovellusten tarpeisiin - suosittuja seostusaineita ovat boori, fosfori ja arseeni piikarbidin seostusaineina.

Lämmönkestävä

Piikarbidin kovan ja kestävän luonteen ansiosta se kestää sekä korkeita lämpölämpötiloja että kulumista, minkä vuoksi se on keskeinen materiaali teollisuuden uunien vuorauksissa, rakettimoottoreiden komponenteissa, kulutusta kestävissä työkaluissa, kuten hiomalaikoissa ja työkaluterissä, keramiikassa ja jopa typellä, fosforilla, alumiinilla tai galliumilla seostettuna elektroniikassa käytettävien puolijohteiden, kuten valodiodien (LEDien), valmistuksessa.

Piikarbidia esiintyy luonnossa moissaniittimineraalina. Se löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1893 Arizonassa sijaitsevasta Canyon Diablo -meteorikraatterista, ja sen rakenne muistuttaa timantteja - itse asiassa moissaniittikoruja on jo pitkään myyty niiden vaihtoehtona.

Piikarbidia on jo pitkään käytetty taide- ja käsityöalalla sen hiomaominaisuuksien vuoksi. Sitä voidaan käyttää puun, metallien ja kivien hiomiseen sileiksi pinnoiksi maalausta tai lakkausta varten; lisäksi se on olennainen materiaali nykyaikaisessa lapidariassa, jota käytetään lukuisissa tekniikoissa lasin syövytyksestä kivenveistoon.

Elkem SiC tarjoaa StarCeram S -piikarbidia, teollista keramiikkaa, joka voidaan muotoilla eri muotoisiksi ja kokoisiksi erityissovelluksia varten ja jonka pinta voidaan viimeistellä hienoksi kiillotustarkoituksiin. Liegessä, Belgiassa sijaitsevassa tuotantolaitoksessamme on edistykselliset laitteet, joilla voidaan valmistaa SiC-tuotteita tarkkojen eritelmien mukaisesti.

Sähköjohdin

Piikarbidia (SiC), jota yleisesti kutsutaan karborundumiksi, esiintyy luonnossa moissaniittimineraalina, ja sitä on tuotettu massatuotantona jauheena vuodesta 1893 alkaen hiomalaitteisiin, kuten hiomalaikoihin. Vuodesta 1893 lähtien sitä on myös sintrattu massasintraamalla erittäin kovaksi keramiikaksi, jota käytetään suurta kestävyyttä vaativissa sovelluksissa, kuten autojen jarruissa, kytkimissä ja luodinkestävien liivien keraamisissa levyissä, joihin on upotettu SiC-levyjä, joihin on upotettu näissä ominaisuuksissa laajakaistaista piitä. SiC:n laaja kaistanleveys tekee siitä näissä suhteissa piitä paremman.

Vaihteluväli tarkoittaa energiamäärää, jonka elektronit tarvitsevat siirtyäkseen atomin valenssi- ja johtavuuskaistojen välillä, jolloin elektronit liikkuvat nopeammin ja tehokkaammin - nämä ominaisuudet ovat olennaisia suurilla nopeuksilla ja/tai jännitteillä toimiville puolijohdekomponenteille. Laajempi kaistanleveys mahdollistaa elektronien nopeamman siirtymisen näiden kaistojen välillä.

SiC:llä on perinteiseen puolijohde piihin verrattuna laajennettu kaistanleveys, mikä tekee siitä ihanteellisen materiaalin sähköajoneuvojen ajovirtasuuntaajien kaltaiseen tehoelektroniikkaan. SiC:n piitä parempi lämmönjohtavuus lisää tätä etua entisestään ja mahdollistaa tehokkaamman tehoelektroniikan käytön ilman aktiivisia jäähdytysjärjestelmiä, jotka lisäävät sähköautojen painoa ja kustannuksia.