Silicio karbido struktūra

Silicio karbidas yra viena stipriausių pažangių keraminių medžiagų. Dėl savo išskirtinio stiprumo, standumo, mažo šiluminio plėtimosi ir atsparumo korozijai silicio karbidas yra puiki medžiaga automobilių stabdžiams ir sankaboms bei neperšaunamoms liemenėms gaminti.

Silicio karbidas yra viena kiečiausių medžiagų, nusileidžianti tik boro karbidui ir deimantui. Jis dažnai pasirenkamas naudoti ugniai atsparioms liejimo medžiagoms ir abrazyvams.

Kietumas

Silicio karbidas yra viena kiečiausių šiuo metu žinomų medžiagų, pagal kietumą prilygstanti tokioms kietoms medžiagoms kaip deimantas ir boro karbidas. Todėl silicio karbidas plačiai naudojamas ginklams ir šarvo plokštėms gaminti.

Dėl didelio stiprumo ir atsparumo šliaužimui ugniai atspari keramika yra tinkama medžiaga pramoninių krosnių įdėklams ir kaitinimo elementams, siurblių dalims, raketų variklių komponentams ir keraminiams šviesos diodų padėklams gaminti.

Pirminės būsenos junginys paprastai yra kietas ir trapus, tačiau jį galima gerokai modifikuoti pridėjus aliuminio arba boro. Be to, jis išlieka netirpus vandenyje, alkoholyje ir daugelyje organinių rūgščių, šarmų ar druskų.

Silicio karbido kietumą galima išmatuoti įvairiais metodais, įskaitant Rokvelo ir Brinelio bandymus. Šiais matavimais nustatomas kietųjų objektų, pavyzdžiui, plieno rutuliukų ar deimantinių rutuliukų, padaryto įdubimo gylis, siekiant nustatyti kietumą.

Šilumos laidumas

Silicio karbidas yra itin kieta, standi, aukštai temperatūrai atspari medžiaga, turinti mažą šiluminio plėtimosi koeficientą - dėl šių savybių jis yra pageidautina astronominių teleskopų veidrodžių medžiaga. Silicio karbidą cheminio nusodinimo iš garų metodu galima išauginti į didelius iki 3,5 m skersmens diskus; "Herschel" ir "Gaia" kosminiuose teleskopuose naudojami silicio karbido veidrodžiai.

Šilumos laidumas rodo medžiagų gebėjimą perduoti šilumą per jas tam tikroje temperatūroje, matuojamas vatais vienam metrui kelvino. Šią savybę galima keisti keičiant medžiagų sudėtį, struktūrą ir būseną. Ir atvirkščiai, šiluminė varža arba šiluminė izoliacija parodo, kaip gerai medžiagos sulaiko arba išsaugo šilumą.

Karborundas gaminamas maišant kvarcinį smėlį su anglimi elektrinio lanko krosnyje aukštoje temperatūroje (paprastai nuo 1600 iki 2500 laipsnių Celsijaus) ir paprastai gaunami juodi, pilki arba rudi milteliai, vadinami karborundu, jei tai nėra grynas silicis.

Atsparumas korozijai

Silicio karbidas (SiC) yra natūraliai randama kieta, aštri medžiaga, pasižyminti atsparumu karščiui ir cheminiam poveikiui. Kristalizuodamasis jis sudaro glaudžius kovalentinius ryšius tarp keturių silicio ir keturių anglies atomų, todėl tarp keturių anglies atomų susidaro stipri, labai tetraedrinė koordinacija, dėl to jis yra itin tvirtas, atsparus įprastoms rūgštims, druskoms ir šarmams, taip pat yra puikus elektros laidininkas.

Silicio karbido korozija gali vykti keliais mechanizmais, pavyzdžiui, vandens reakcijomis, hidratacija arba hidrotermine oksidacija; cheminė korozija yra dažniausia ir paprastai vyksta žemesnėje temperatūroje.

Silicio karbidas gaminamas lydant ir smulkinant natūralų ar sintetinį kvarcinį smėlį arba koksą elektrinės varžos tipo krosnyje, po to rūšiuojant, malant ir apdorojant įvairioms reikmėms. Šiandien jis gaminamas ugniai atsparioms medžiagoms, metalurgijos, elektronikos pramonei. Pvz: ugniai atsparios medžiagos naudojamos krosnių lentynoms ir įdėklams, naudojamiems keramikos degimui, lydymui, liejimui, gaminti, o elektronikos pramonėje - galios tranzistoriams, veikiantiems labai aukštoje temperatūroje ir įtampoje, gaminti.

Elektrinis laidumas

Silicio karbidas pasižymi puikiu elektriniu laidumu, nes jo medžiagoje yra daug laisvųjų elektronų. Veikiami elektrinio lauko, šie elektronai juo sklinda neįtikėtinu greičiu ir sukuria srovę. Didėjant jo elektriniam laidumui, bet kokiam laukui sukuriama daugiau srovės.

SiC yra ideali medžiaga, tinkama naudoti elektros energijai gaminti, nes gali atlaikyti dideles sroves, temperatūras ir dažnius, be to, pasižymi platesne pralaidumo juosta, todėl gali veikti esant daug didesnei įtampai nei jo populiaresnis pusbrolis silicis.

Grynas silicio karbidas yra bespalvis kubinės kristalinės struktūros kristalas, kurį galima toliau gryninti pridedant įvairių priemaišų, pavyzdžiui, azoto ar aliuminio, - šios priemaišos, priklausomai nuo to, kaip jos įtraukiamos į cheminę sudėtį, leidžia silicio karbidui įgyti ir izoliatoriaus, ir puslaidininkio savybių.