炭化ケイ素熱伝導率

炭化ケイ素（SiC）はケイ素と炭素からなる非常に硬い化合物で、半導体デバイスを形成するほか、自動車のブレーキや防弾チョッキなど高い耐久性が要求される用途では、硬いセラミック材料に成形することができる。

SiCはその優れた熱伝導性で広く知られている。ここでは、3C-SiCにおける熱伝導率、相組成および微細構造の関係を探る。

熱伝導率

炭化ケイ素セラミックは、市場で最も硬く、最も強靭で、耐熱性のあるセラミックの一つです。さらに、耐食性と熱伝導性の特性により、切削工具、研削砥石、研磨材、高温ポンプのシール面のような耐摩耗部品、半導体基板に適しています。

高純度SiCの熱伝導率は極めて高く、ダイヤモンドに匹敵し、銅よりも高い！低熱膨張と高伝導性により、優れた耐火材料となっています。

Y2O3とAl2O3を焼結助剤として用いた液相スパークプラズマ焼結により、GNPを緻密な炭化ケイ素に組み込むことに成功した。GNPの組み込みにより、SPS加圧軸に垂直な面外熱拡散率が30%増加する一方で、垂直な面外熱拡散率は著しく減少するという高い熱異方性が得られた。これは、これらの複合材料の強いpドーピングによって説明できる。

熱膨張

炭化ケイ素（SiC）は、最も軽く、最も硬く、最も強い先端セラミック材料の一つです。耐薬品性、高温での強度保持、低熱膨張率など、多くの高度な特性を誇ります。

急激な温度変化や熱衝撃に耐える能力を持つチタンは、原子力発電所や航空機のエンジンに使用される部品に理想的な素材です。さらに、その特性からハーシェル宇宙望遠鏡のような天体望遠鏡の鏡の材料としても適しています。

3C-SiCは、その立方晶構造と転位のような長距離ひずみがないことから、低熱膨張を示す。しかし、SiCの熱伝導率は、電子濃度が高くなるにつれて増加し、その膨張特性や挙動を変化させる可能性があることに留意すべきである。

BO-TDTR測定は、完全な6H-SiC試料の第一原理計算から見積もられた固有の320 W m-1K-1値に対応する面内k値を示し、したがって市販の試料が高品質であることを検証した。

ヤング率

ヤング率は、材料の剛性を測定し、変形に対する抵抗力を測定します。エンジニアや材料科学者は、構造物や製品を設計する際にこのヤング係数を利用することで、材料に力を加えて曲げたり壊したりする前に、その材料がどれだけの力に耐えられるかを計算することができる。

ヤング率は、弾性的な性質を測定する一方で、非弾性的または剛性的な性質を測定する。材料サンプルの張力と変形を制御するスロット付きマスを使用して、制御された張力をかけることでその値を測定することができます。

ヤング率試験の結果は、試料の製造方法によって異なり、不活性ガス凝縮法で製造されたものは、他のプロセスで製造されたものより著しく低いヤング率を示した。さらに、Ti-Nb二元合金は、C'（ヒル近似によるヤング率の計算値）の減少に伴ってディスプレイスタイルが変化するため、弾性定数の減少に伴ってヤング率も減少する。

耐食性

炭化ケイ素（SiC）は、炭素とケイ素からなる無機半導体化合物で、優れた機械的特性と熱的特性を備えています。SiCは耐熱衝撃性に優れており、急激な温度変化でも材料構造に損傷を与えません。

鋼は酸による腐食にも強いため、高い硬度と剛性だけでなく、耐食性を必要とする用途にも最適です。さらに、熱膨張率が低いため、急激な温度変化にも適しています。

SiCは、炭化ニッケルシリコンメッキやケイ化タングステンクラッドなど、物理的摩耗が大きい金属加工用途に理想的な材料です。さらに、SiCは、物理的摩耗が大きな懸念事項である半導体炉のウェーハトレイサポートやパドルにも使用されています。この材料を炭化ホウ素セラミック複合材料と組み合わせることで、これらの用途で最大の強度対耐久性比が得られます。