{"id":329,"date":"2024-04-28T10:29:38","date_gmt":"2024-04-28T02:29:38","guid":{"rendered":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/?p=329"},"modified":"2024-04-28T10:29:38","modified_gmt":"2024-04-28T02:29:38","slug":"conduttivita-termica-del-carburo-di-silicio-3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/it\/conduttivita-termica-del-carburo-di-silicio-3\/","title":{"rendered":"Conduttivit\u00e0 termica del carburo di silicio"},"content":{"rendered":"<p>Il carburo di silicio \u00e8 uno dei materiali ceramici avanzati pi\u00f9 duri e durevoli. \u00c8 in grado di mantenere la sua forza alle alte temperature e di resistere agli acidi, agli alcali e ai sali fusi.<\/p>\n<p>Il SiC CVD, prodotto attraverso la deposizione di vapore chimico, \u00e8 una forma estremamente pura con una conducibilit\u00e0 termica superiore rispetto al SiC sinterizzato o legato per reazione.<\/p>\n<h2>\u00c8 un semiconduttore<\/h2>\n<p>Il carburo di silicio (SiC) \u00e8 un semiconduttore inorganico con una struttura esagonale e forti legami covalenti. La sua composizione chimica comprende tre atomi di silicio legati a un atomo di carbonio, il che rende il materiale estremamente resistente e in grado di sopportare temperature e tensioni elevate, oltre a campi elettrici pi\u00f9 potenti rispetto al silicio tradizionale. Il SiC pu\u00f2 resistere a temperature pi\u00f9 elevate rispetto alla sua controparte a base di silicio grazie al suo ampio band-gap.<\/p>\n<p>A temperature elevate, sono resistenti agli attacchi chimici, mentre l'elevato modulo di Young li rende adatti alle applicazioni dell'elettronica di potenza. Le basse perdite di commutazione e il rapido tempo di recupero inverso consentono di ottenere elevate tensioni di accensione con perdite di commutazione minime per una rapida velocit\u00e0 di commutazione, rendendo questo dispositivo un eccellente sostituto degli IGBT o dei transistor bipolari nelle applicazioni che richiedono elevate tensioni di breakdown.<\/p>\n<p>Recentemente, un team dell'Universit\u00e0 del Maryland ha riportato valori di conducibilit\u00e0 termica isotropica a temperatura ambiente da record per cristalli massicci di 3C-SiC su scala wafer; questi risultati sono superiori di oltre 50% rispetto al 6H-SiC e all'AlN disponibili in commercio. La maggiore conduttivit\u00e0 \u00e8 stata attribuita all'abbondante contenuto di nanopiastrine di grafene allineate parallelamente e perpendicolarmente agli assi di pressatura SPS all'interno della matrice.<\/p>\n<p>Il carburo di silicio eccelle nella dissipazione del calore, il che limita la sua temperatura e tensione massima di esercizio. Grazie alla sua resistenza alla corrosione e agli shock termici, all'elevata resistenza meccanica e al basso coefficiente di espansione, il carburo di silicio \u00e8 stato a lungo utilizzato come supporto per i vassoi dei wafer e come palette nei forni per semiconduttori, oltre che per i regolatori di temperatura e i varistori.<\/p>\n<h2>\u00c8 un isolante<\/h2>\n<p>Il carburo di silicio (SiC) \u00e8 da tempo utilizzato come materiale semiconduttore nei dispositivi elettronici. \u00c8 duro, forte e durevole; \u00e8 resistente alla corrosione; ha un elevato punto di fusione; pu\u00f2 sopportare tensioni e temperature elevate, il che lo rende adatto all'uso in applicazioni industriali. Il SiC si trova naturalmente nei gioielli di moissanite e in piccole quantit\u00e0 all'interno di meteoriti, depositi di corindone e kimberlite; tuttavia, la maggior parte del carburo di silicio venduto in tutto il mondo \u00e8 prodotto sinteticamente.<\/p>\n<p>Il carburo di silicio si distingue tra le ceramiche per la sua conducibilit\u00e0 elettrica e termica. Grazie alla sua robustezza fisica, al basso tasso di espansione termica e alla resistenza ad acidi e liscivie, il carburo di silicio \u00e8 diventato uno dei materiali preferiti per applicazioni ingegneristiche estreme come i cuscinetti delle pompe, le valvole, gli iniettori di sabbiatura, le matrici di estrusione, ecc. Inoltre, le sue propriet\u00e0 semiconduttive lo rendono adatto a dispositivi elettronici come diodi e transistor.<\/p>\n<p>Gli scienziati hanno messo a punto una tecnica che utilizza il carbonio per formare un composto con il SiC. Questo composto pu\u00f2 poi essere utilizzato come legante isolante, producendo un corpo sinterizzato in SiC con una costante dielettrica inferiore. Questa soluzione potrebbe rivelarsi pi\u00f9 efficiente dei leganti tradizionali, che hanno valori di costante dielettrica molto pi\u00f9 elevati che li rendono inadatti all'uso nei dispositivi elettronici; inoltre, la sua natura pi\u00f9 stabile resiste all'esposizione ripetuta ad alte tensioni senza subire danni.<\/p>\n<h2>Si tratta di un solido<\/h2>\n<p>Il carburo di silicio \u00e8 un solido ad altissima conducibilit\u00e0 termica. Grazie al suo basso coefficiente di espansione e alla sua durezza, il carburo di silicio \u00e8 una scelta eccellente per i materiali esposti a temperature estreme, come gli specchi dei telescopi. Inoltre, la sua resistenza alla corrosione e all'abrasione lo rende adatto ai materiali da costruzione.<\/p>\n<p>La superiore conduttivit\u00e0 termica del carburo di silicio \u00e8 attribuibile alla sua elevata temperatura di Debye, che consente ai fononi di muoversi liberamente attraverso il suo cristallo. In combinazione con la sua temperatura di esercizio ammissibile e le elevate correnti di saturazione degli elettroni, il carburo di silicio si dimostra superiore ai semiconduttori classici per molte applicazioni importanti.<\/p>\n<p>La struttura monocristallina del carburo di silicio pu\u00f2 essere modificata attraverso il drogaggio con vari elementi per produrre semiconduttori policristallini di vario tipo, tra cui il drogaggio con azoto o fosforo per il drogaggio di tipo n e il drogaggio con berillio, boro o alluminio per il drogaggio di tipo p; un materiale di carburo di silicio cos\u00ec drogato \u00e8 noto come semiconduttore composto.<\/p>\n<p>Il carburo di silicio ha molti usi industriali, dagli utensili per il taglio e la rettifica alle vernici e ai coloranti. Viene persino utilizzato nella stampa al carborundum, una forma artistica di stampa a collage in cui la graniglia di carburo viene applicata direttamente su una lastra di alluminio e poi inchiostrata, dando l'impressione che i segni disegnati vengano premuti sulla carta con la pressione delle lastre da stampa a collage. Inoltre, il carburo di silicio pu\u00f2 essere utilizzato nella sublimazione controllata a confinamento per produrre pellicole di grafene di alta qualit\u00e0 con una densit\u00e0 incredibile che supera qualsiasi altro materiale utilizzato durante i processi di produzione per sublimazione, ottenendo strati di grafene densi con propriet\u00e0 fantastiche.<\/p>\n<h2>\u00c8 un liquido<\/h2>\n<p>Il carburo di silicio (SiC) \u00e8 un materiale ceramico estremamente duro. Si colloca al terzo posto dopo il diamante e il nitruro di boro cubico nella scala Mohs in termini di durezza. Il SiC pu\u00f2 essere utilizzato come materiale abrasivo per utensili e come materiale per il rivestimento di giubbotti antiproiettile; le fabbricazioni realizzate mediante macinazione e sinterizzazione possono produrre prodotti ultra duri con un livello di durezza pari a 9 sulla scala Mohs - pi\u00f9 resistenti agli urti dell'ossido di alluminio ma meno del carburo di tungsteno.<\/p>\n<p>Il materiale refrattario disponibile in commercio \u00e8 il pi\u00f9 leggero e il pi\u00f9 duro tra quelli disponibili. In grado di resistere a temperature comprese tra -700 e 1400 \u00b0C, \u00e8 altamente resistente alla corrosione e possiede bassi tassi di espansione termica, elevata resistenza meccanica e propriet\u00e0 di inerzia chimica che lo rendono adatto a impianti chimici, mulini, espansori ed estrusori.<\/p>\n<p>Il carburo di silicio pu\u00f2 essere formato in piccole quantit\u00e0 mediante pressatura a secco o sinterizzato in un forno a vuoto, anche se le forme sinterizzate sono preferite per le loro maggiori propriet\u00e0 fisiche e per i metodi di produzione meno economici rispetto alla lavorazione. Il SiC poroso deve essere sinterizzato con un legante denso per massimizzare le propriet\u00e0 fisiche e prevenire la formazione di strutture cellulari che lo incrinerebbero o lo frantumerebbero in seguito; questi metodi sono anche pi\u00f9 economici di quelli di lavorazione. In alternativa, \u00e8 possibile produrre volumi pi\u00f9 grandi attraverso la deposizione di vapore chimico dalla polvere.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon Carbide is one of the hardest and most durable advanced ceramic materials. It can maintain its strength at high temperatures while offering resistance against acids, alkalis and molten salts. CVD SiC, produced through chemical vapor deposition, is an extremely pure form with superior thermal conductivity than sintered or reaction bonded SiC. 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