Struktur Silikon Karbida

Silikon karbida adalah salah satu bahan keramik canggih yang terkuat. Karena kekuatannya yang unggul, kekakuan, ekspansi termal yang rendah dan sifat ketahanan terhadap korosi, silikon karbida merupakan pilihan bahan yang sangat baik untuk rem dan cengkeraman mobil serta rompi antipeluru.

Silikon karbida adalah salah satu bahan yang paling keras, nomor dua setelah boron karbida dan berlian. Bahan ini sering dipilih sebagai opsi untuk digunakan dalam castable dan abrasif tahan api.

Kekerasan

Silikon karbida adalah salah satu zat paling keras yang saat ini dikenal, menyaingi bahan keras seperti berlian dan boron karbida dari segi kekerasannya. Karena itu, silikon karbida banyak digunakan dalam pembuatan senjata dan pelat baja.

Kekuatan dan ketahanan mulur yang tinggi menjadikan keramik tahan api sebagai bahan yang cocok untuk pelapis tungku industri dan elemen pemanas, komponen pompa, komponen mesin roket, dan substrat keramik untuk dioda pemancar cahaya.

Senyawa ini umumnya keras dan rapuh dalam keadaan aslinya, namun dapat dimodifikasi secara signifikan dengan penambahan aluminium atau boron. Selain itu, senyawa ini tetap tidak larut dalam air, alkohol, dan banyak asam organik, alkali, atau garam.

Kekerasan silikon karbida dapat diukur dengan menggunakan berbagai metode, termasuk uji Rockwell dan Brinell. Pengukuran ini melacak kedalaman lekukan yang disebabkan oleh benda keras seperti bola baja atau bola berlian, untuk menetapkan kekerasannya.

Konduktivitas Termal

Silikon karbida adalah bahan yang sangat keras dan kaku, tahan terhadap suhu tinggi, serta memiliki koefisien muai panas yang rendah, sehingga membuatnya menjadi bahan cermin yang diinginkan untuk teleskop astronomi. Silikon karbida dapat ditumbuhkan menjadi cakram besar hingga berdiameter 3,5 meter (11 kaki) melalui metode pengendapan uap kimia; Teleskop ruang angkasa Herschel dan Gaia menggunakan cermin silikon karbida.

Konduktivitas termal mengukur kemampuan bahan untuk mentransfer panas melaluinya pada suhu tertentu, diukur dalam watt per meter-kelvin. Sifat ini dapat diubah dengan mengubah komposisi, struktur dan kondisinya. Sebaliknya, resistensi termal atau insulasi termal mengukur seberapa baik bahan menahan atau mempertahankan panas.

Karborundum diproduksi dengan mencampurkan pasir silika dengan karbon dalam tungku busur listrik pada suhu tinggi - biasanya antara 1.600 derajat Celcius dan 2.500 derajat Celcius - biasanya menghasilkan bubuk hitam, abu-abu, atau cokelat yang dikenal sebagai karborundum jika bukan silikon murni.

Ketahanan Korosi

Silikon karbida (SiC) adalah material yang terbentuk secara alami, keras, dan tajam yang dikenal karena ketahanannya terhadap panas dan serangan kimia. Ketika dikristalisasi, bahan ini membentuk ikatan kovalen yang sangat rapat antara empat atom silikon dan empat atom karbon yang menghasilkan koordinasi yang kuat dan sangat tetrahedral di antara keempat atom karbonnya sehingga menghasilkan kekuatan yang luar biasa, ketahanan terhadap asam, garam, dan alkali yang umum, serta konduktor listrik yang luar biasa.

Korosi silikon karbida dapat terjadi melalui beberapa mekanisme, seperti reaksi air, hidrasi, atau oksidasi hidrotermal; korosi kimiawi merupakan bentuk yang paling sering terjadi dan biasanya terjadi pada suhu yang lebih rendah.

Silikon Karbida dibuat dengan melelehkan dan melumatkan pasir kuarsa atau kokas alami atau sintetis dalam tungku tipe hambatan listrik, kemudian menyortir, menggiling, dan memprosesnya untuk berbagai aplikasi. Saat ini, karbida ini diproduksi untuk industri refraktori, metalurgi, dan elektronik. Sebagai contoh: Refraktori menggunakannya untuk membuat rak dan lapisan kiln yang digunakan dalam pembakaran, peleburan, dan pengecoran keramik; sementara elektronik menggunakannya untuk memproduksi transistor daya yang beroperasi pada suhu dan tegangan yang sangat tinggi.

Konduktivitas Listrik

Silikon karbida menunjukkan konduktivitas listrik yang sangat baik, karena banyaknya elektron bebas yang ada dalam bahannya. Apabila terkena medan listrik, elektron-elektron ini bergerak dengan kecepatan yang luar biasa melaluinya, menciptakan arus. Saat konduktivitas listriknya meningkat, lebih banyak arus yang dihasilkan untuk medan tertentu.

SiC adalah pilihan material yang ideal untuk aplikasi daya karena kemampuannya menahan arus, suhu, dan frekuensi tinggi sekaligus memiliki karakteristik semikonduktor celah pita yang lebih lebar yang memungkinkannya bekerja pada tegangan yang jauh lebih tinggi daripada sepupunya, silikon, yang lebih populer.

Silikon karbida murni adalah kristal tak berwarna dengan struktur kristal kubik, dan dapat dimurnikan lebih lanjut dengan menambahkan berbagai jumlah pengotor seperti nitrogen atau aluminium - pengotor ini memungkinkannya memiliki sifat sebagai isolator dan semikonduktor, bergantung pada cara memasukkannya ke dalam susunan kimianya.