Szilícium-karbid Meghatározás

A szilíciumkarbid, közismertebb nevén SiC, egy szilíciumból és szénből álló csiszolóanyag, amelyet a 19. század vége óta állítanak elő iparilag csiszolóanyagként való felhasználásra. A SiC természetes lelőhelyei továbbá a moissanit ásványi képződményekben találhatók.

A kerámiamázak ennek az anyagnak a porát tartalmazzák, amely a kerámia kemencében égetett kerámiához hozzáadva üvegbuborékokat hoz létre, amelyek vizuális és texturális vonzerőt kölcsönöznek.

Csiszolóanyag

A szilíciumkarbid egy rendkívül kemény anyag, amelyet anyagcsiszoláskor robbanóanyagként használnak, a Mohs-skála szerinti minősítése megközelíti a gyémántét. Ezenkívül ez a kerámiaanyag csiszolókorongok és vágószerszámok részét képezi, valamint olyan termékekben is megtalálható, mint a csiszolószövet, a csiszolópapír és a cipőtalp, a színesfémkohók tűzálló téglái a színesfémkohászati és kerámiaipari kemencék tűzálló téglái a színesfémkohászati kemencék tűzálló téglái a színesfémkohászati kemencék tűzálló téglái a színesfémkohászati kemencék tűzálló téglái vagy a magas hőmérsékletű alkalmazásokban, például a golyóálló mellényekben található kerámialemezekben.

A szilíciumkarbid csiszoló tulajdonságai réteges kristályszerkezetéből erednek. Minden egyes szénatom négy szilíciumatomhoz kötődik oktaéderes konfigurációban, ami erős kötési tulajdonságokat biztosít - így ez az anyag az egyetlen olyan szintetikus anyag, amely ilyen tulajdonságokkal rendelkezik, és amely hatásos kijelentést tesz a teljesítményt biztosító ipari alkalmazásokról.

A szilícium-karbid tükrök merevségük, alacsony hőtágulásuk és szilárdsági jellemzőik miatt ideális anyagot jelentenek a csillagászati távcsövekben való felhasználásra. A Herschel űrteleszkóp és a Gaia űrteleszkóp is szilícium-karbid tükröket használ a fény visszaveréséhez. A kémiai gőzfázisú leválasztás hatékony eszközt biztosít ezen anyagok előállításához, mivel a szilícium és a szén polikristályos filmformákká nőnek össze üvegszubsztrátokon.

Félvezető

A szilícium-karbid félvezetők jelentős előrelépést értek el az autóiparban, köszönhetően annak, hogy képesek nagyfeszültséget kezelni. Ez a teljesítmény a széles sávhézagnak tulajdonítható, amely lehetővé teszi, hogy az elektronok könnyebben áthaladjanak rajta, mint a hagyományos szilícium félvezetőkön.

A szilíciumkarbid egyedülálló tulajdonságai miatt alkalmas különböző elektromos alkalmazásokhoz, többek között az energiatermeléshez. Így a szilícium-karbid egyre nagyobb népszerűségnek örvend az elektromos járművekben, ahol hatékonyabb és nagyobb teljesítményű teljesítményelektronikát hoz létre, amely nagyobb feszültséget képes elviselni, mint szilíciumból készült társai.

A szilíciumkarbid a természetben nem fordul elő (kivéve a moissanit nevű ritka ásványt), mégis több mint 100 éve tömegesen gyártják por formájában, és ma már olyan alkalmazásokban használják, mint a csiszolókorongok, csiszolóanyagok és golyóálló mellények. Kiváló tulajdonságai közé tartozik a nagy keménység (a Mohs-skálán 9-es), a kémiai inertitás, a hővezető képesség és a kopásállóság - ezek a tulajdonságok teszik a szilíciumkarbidot széles körben keresetté az ilyen alkalmazások gyártói számára.

A szilíciumkarbid két elsődleges koordinációs tetraéderben képződik, amelyek négy szilícium- és négy szénatomból állnak, kovalens kötésekkel kovalensen kötődve, úgynevezett koordinációs tetraéderek formájában. Az atomelrendezés megváltoztatásával különböző politejsavtípusok kristályos szerkezetek állíthatók elő. A mérnökök szennyeződések, például három- vagy ötértékű anyagok hozzáadásával megváltoztathatják az elektromos tulajdonságokat, hogy megfeleljenek a különböző alkalmazásoknak - a szilíciumkarbid adalékanyagokhoz adalékanyagként használt bór, foszfor és arzén népszerű adalékanyagok.

Hőálló

A szilíciumkarbid kemény és tartós természete lehetővé teszi, hogy ellenálljon mind a magas hőfoknak, mind a kopásnak, így kulcsfontosságú anyag az ipari kemencék bélésében, rakétahajtóművek alkatrészeiben, kopásálló szerszámokban, például csiszolókorongokban és szerszámlapátokban, kerámiákban, sőt nitrogénnel, foszforral, alumíniummal vagy galliummal adalékolva az elektronikában használt félvezetők, például fénykibocsátó diódák (LED) előállításához.

A szilícium-karbid a természetben a moissanit ásvány formájában fordul elő. Először 1893-ban fedezték fel az arizonai Canyon Diablo meteorkráterben, szerkezete hasonlít a gyémántéhoz - a moissanit ékszereket már régóta alternatívaként árulják.

A szilíciumkarbidot csiszoló tulajdonságai miatt régóta ismerik a művészeti és kézműves iparban. Használják fa, fémek és kövek csiszolásához, hogy sima felületet kapjanak a festéshez vagy lakkozáshoz; emellett a modern lapidárium szerves anyaga, amelyet számos technikában használnak az üvegmaratástól a kőfaragásig.

Az Elkem SiC kínálja a StarCeram S szilíciumkarbidot, egy olyan ipari kerámiát, amely különböző formákba és méretekbe formálható a speciális alkalmazásokhoz, finom felületkezeléssel polírozási célokra. A belgiumi Liege-ben található létesítményünk fejlett berendezésekkel rendelkezik, amelyek képesek a SiC termékek pontos specifikációk szerinti gyártására.

Elektromos vezető

A szilíciumkarbid (SiC), amelyet általában karborundumként emlegetnek, a természetben moissanit ásványként fordul elő, és 1893 óta tömegesen gyártják por formájában csiszolóanyagként, például csiszolókorongokhoz. Szintén 1893 óta tömeges szinterezéssel nagyon kemény kerámiákat alkotnak belőle, amelyeket nagy tartósságot igénylő alkalmazásokban használnak, például autófékekben, tengelykapcsolókban és golyóálló mellénykerámia lemezekben, amelyekbe széles sávhatárú szilíciummal beágyazott SiC lemezeket ágyaznak be ezekben a kapacitásokban. A SiC széles sávszélessége miatt ezekben a vonatkozásokban jobb a szilíciumnál.

A sávhézag azt az energiamennyiséget jelöli, amely szükséges ahhoz, hogy az elektronok egy atomban átmenjenek a valencia- és a vezetési sávok között, így az elektronok gyorsabban és hatékonyabban mozognak - ezek alapvető jellemzők a nagy sebességgel és/vagy feszültséggel működő félvezető eszközökhöz. A szélesebb sávhézag lehetővé teszi az elektronok gyorsabb mozgását a sávok között.

A SiC-nek a hagyományos félvezető szilíciumhoz képest nagyobb a sávszélessége, így ideális anyag az olyan teljesítményelektronikákhoz, mint amilyenek az elektromos járművek vontatási invertereiben találhatók. A SiC szilíciummal szembeni kiváló hővezető képessége tovább növeli ezt az előnyt, és hatékonyabb teljesítményelektronikai működést tesz lehetővé anélkül, hogy aktív hűtőrendszerekre lenne szükség, amelyek növelik az EV-k súlyát és költségeit.