Silīcija karbīds CTe

Silīcija karbīda cte ir viens no vieglākajiem, cietākajiem un izturīgākajiem keramikas materiāliem tirgū. Tas nodrošina izcilu izturību pret skābēm, kā arī zemu siltumvadītspēju un termisko izplešanos, un var izturēt ekstrēmas temperatūras bez termiskās izplešanās problēmām.

Kristāliskajam grafēnam ir slāņveida kristāliskā struktūra, un tam ir vairāki politipi, kas atšķiras tikai ar slāņu sakārtošanas secību. Visiem tiem ir atšķirīgas elektroniskās joslu atstarpes; no šīm modifikācijām īpaši pievilcīgas īpašības piemīt beta modifikācijai.

Mehāniskās īpašības

Silīcija karbīds (SiC) ir neparasta tehniskā keramika, kas ir kļuvusi par neaizstājamu materiālu mūsdienu tehnoloģiskajos lietojumos. Šis melni pelēks līdz pelēks materiāls izceļas ar to, ka ir blīvāks par daudzām citām parastajām keramikas nozarēm, bet mazāk blīvs par daudziem metāliem; pateicoties lieliskām mehāniskām īpašībām un termiskajai stabilitātei, SiC ir lielisks risinājums sarežģītās vidēs, kur tradicionālie materiāli var nedarboties.

Silīcija karbīda cte sastāv no oglekļa un silīcija atomu saišu režģa, kas veido ārkārtīgi izturīgu, spēcīgu materiālu ar lielisku nodilumizturību un oksidācijas noturību, kas droši darbojas ekstremālās vidēs, piemēram, krāsnīs, kausētu metālu un naftas ķīmijas rūpniecībā.

Lieliska ķīmiskā inertums padara polikarbonātu ideāli piemērotu drošam darbam skarbā ķīmiskā vidē, kas ātri bojātu trauslākus materiālus, piemēram, tērauda, naftas ķīmijas un keramikas ražošanā, kur ķīmiskie savienojumi bieži tiek izmantoti kā izejvielas vai katalizatori, lai palīdzētu produktiem darboties. Šī īpašība padara polikarbonātu īpaši piemērotu drošai darbībai šādos apstākļos.

Silīcija karbīda keramika ir pazīstama ar to, ka tā ir ļoti izturīga un tai piemīt lielāks Junga modulis nekā lielākajai daļai keramikas materiālu, kas ļauj izturēt triecienus, kuri citādi varētu radīt lūzumus vai plaisas zemākas kvalitātes materiālos, nodrošinot aizsardzību pret lūzumiem vai plaisām no triecieniem, kas varētu radīt plaisas zemākas kvalitātes materiālos, piemēram, dzirnavās, slīpmašīnās, paplašinātājos vai ekstruderos. Šīs īpašības dēļ to plaši izmanto dzirnavās, slīpmašīnās, paplašinātājos vai ekstrūderos, kur varētu rasties nodiluma un plīsumu bojājumi.

Silīcija karbīds kā rūpnieciskā keramika var izturēt skarbus vides apstākļus, piemēram, ekstrēmas temperatūras, ķīmisko koroziju un nodilumu. Turklāt šī ļoti izturīgā keramika spēj izturēt augstu mehāniskās spriedzes līmeni, kas sasniedz 240 MPa un 10 GPa stiepes izturību.

Tāpat kā citai tehniskajai keramikai, arī silīcija karbīdam ir ārkārtīgi zems termiskās izplešanās koeficients (CTE), kas ļauj tam saglabāt savu struktūru temperatūras svārstību ietekmē. Šī īpašība padara silīcija karbīdu ļoti svarīgu pusvadītāju lietojumos, kur lieliem jaudas līmeņiem jādarbojas intensīvu temperatūras izmaiņu apstākļos. Turklāt silīcija karbīds var lepoties ar izcilu mehānisko izturību - Jona modulis, kas pārsniedz 400 MPa, nodrošina labu izmēru stabilitāti.

Siltuma īpašības

Silīcija karbīds ir ārkārtīgi izturīgs un elastīgs materiāls, kas spēj izturēt ekstrēmas temperatūras, ir ķīmiski inerts un nedegošs, tāpēc tas ir ideāls materiāls tādos sarežģītos apstākļos kā 3D drukāšana, ballistikas ražošana, energotehnoloģijas vai papīra ražošana. Turklāt silīcija karbīdam ir zems toksikoloģiskās toksicitātes līmenis, tāpēc tas ir piemērots daudziem lietojumiem, kur citādi metāli nederētu.

Silīcija karbīda CTE nodrošina izcilas termiskās īpašības, ko var izmantot paaugstinātā temperatūrā, tostarp pusvadītāju un elektroniskajās ierīcēs. Tā teicamā temperatūras stabilitāte palīdz novērst ierīču karsto punktu radīto degradāciju, savukārt tā zemā termiskā izplešanās iztur lielas izmaiņas, neuzspiežot savienojumus un neradot plaisas, tādējādi nodrošinot uzticamu darbību paaugstinātās temperatūrās. SiC ir ievērojami zemāks termiskās izplešanās koeficients (CTE), tāpēc tas ir drošāks par metāla materiāliem, izturot šādu slodzi.

Vēsturiskās silīcija karbīda ražošanas metodes ietvēra māla (alumīnija silikāta) un pulverveida koksa maisījuma karsēšanu dzelzs traukā, un Edvarda Gudriča Ačsona (Edward Goodrich Acheson) nopelns ir tā, ka 1891. gadā viņš saražoja lielu daudzumu silīcija karborunda; viņa produkts kļuva pazīstams kā karborunds. Tomēr mūsdienās tā ražošanā var izmantot arī oglekļa izšķīdināšanu šķidrā silīcijā vai kalcija karbīda un silīcija dioksīda kausēšanu, vai arī silīcija reducēšanu ar oglekli elektriskajās krāsnīs.

Silīcija karbīds ir izcils siltuma vadītspējas rādītājs, kura siltumvadītspēja ir aptuveni divreiz lielāka nekā tīra vara siltumvadītspēja, zems termiskās izplešanās koeficients un izturība pret termisko triecienu.

Silīcija karbīds ir populārs ugunsizturīgs materiāls, pateicoties tā izturībai, stingrībai un termiskajām īpašībām; pēc cietības Mosa skalā tas ir devītajā vietā virs alumīnija oksīda, bet zem dimanta. Pateicoties šai daudzpusībai, tas ir lieliska izvēle astronomisko teleskopu spoguļiem.

Porainā silīcija karbīda termiskās īpašības var uzlabot, pievienojot piedevas, piemēram, boru vai magniju, uzlabojot ugunsizturību un elastības moduli, lai uzlabotu veiktspēju sarežģītās vidēs.

Ķīmiskās īpašības

Silīcija karbīds (SiC), ko parasti dēvē par karborundu, ir viens no galvenajiem rūpnieciskās keramikas materiāliem. Pirmo reizi to 1891. gadā sintētiski izgatavoja Edvards Ačsons, un SiC ir viena no cietākajām vielām uz Zemes - pēc Mohsas cietības skalas tā ir otrā vietā aiz dimanta - un ir ļoti izturīgs pret koroziju un nodilumu, kā arī nodrošina izcilu izturību pret termiskiem triecieniem - īpašības, kas padara to nenovērtējamu kā daļu no rūpnieciskā un militārā aprīkojuma.

SiC ir inerts materiāls, kas sastāv no spēcīgām saitēm starp oglekļa un silīcija atomiem, kas nodrošina tam ārkārtīgu cietību, mehānisko izturību, augstu kušanas un viršanas temperatūru, zemu blīvumu un siltumvadītspēju. SiC lielā ķīmiskā inerce ļauj tam izturēt sāļu, skābju, sārmu un sārmu izraisītu koroziju, vienlaikus normālos apstākļos to neietekmē gaiss vai tvaiks, lai gan, pakļaujot skābai videi vai karsējot augstā temperatūrā, var ātri notikt strauja oksidēšanās.

SiC ir daudz dažādu ķīmisko īpašību, kas atkarīgas no tā kristalogrāfiskās struktūras un sastāva. Dažādiem SiC politipiem jeb kristāliskajām formām piemīt atšķirīgas pusvadītāju īpašības, kas atkarīgas no struktūras un orientācijas režģa struktūrā, piemēram, 6H SiC piemīt ievērojami lielāka elektronu kustība salīdzinājumā ar 3C un 4H materiāla formām.

Silīcija karbīdam piemīt iespaidīgas fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas to padara par izcilu materiālu izmantošanai kodolreaktoros, tostarp tas ir nereaktīvs materiāls ar zemu neitronu šķērsgriezumu un lielisku izturību pret radiācijas bojājumiem. Tāpēc silīcija karbīds ir lieliska materiāla izvēle.

SiC dabā ir sastopams kā melns minerāls, ko sauc par moisanītu un kas ļoti ierobežotā daudzumā sastopams tikai korunda atradnēs un kimberlīta caurulēs, taču to var arī mākslīgi sintezēt laboratorijās. Lielākā daļa dabā sastopamā moisanīta tiek iegūta Diablo kanjonā Arizonā, kur to izmanto sintētisko dimantu izgatavošanai, lai gan citi avoti ir meteorīti un smilšakmens. Lielākā daļa pasaulē pārdotā SiC ir sintētiski ražots, lai to izmantotu kā abrazīvu, tērauda piedevu, strukturālās keramikas komponentu vai pusvadītāju elektronikas komponentu - tomēr visbiežāk pasaulē pārdod sintētiski ražotu, izmantojot pusvadītāju elektronikas komponentus un lietojumus.

Elektriskās īpašības

Silicija karbīds tā kristāliskajā formā ir plašas enerģijas joslas pusvadītājs ar pievilcīgu raksturīgo īpašību profilu, tostarp ārkārtīgi augstu elektriskā lauka izrāvienu un lielu lādiņnesēju piesātinājuma ātrumu. Turklāt silīcija karbīds var lepoties ar trīs reizes augstāku siltumvadītspēju nekā Si un ir inerts pret ķīmiskām vielām, padarot to par lielisku materiālu, ko var izmantot elektriskos un optoelektroniskos lietojumos.

Silīcija karbīda daudzpusīgās īpašības padara to par galveno pamatelementu mūsdienu tehnoloģiskajos un rūpnieciskajos lietojumos, kuros nepieciešama stabilitāte, efektivitāte un izturība. Tā spēja izturēt ekstrēmas temperatūras un vienlaikus būt noturīgam pret ķīmiskām reakcijām padara to par nenovērtējamu sastāvdaļu modernās sistēmās, kas darbojas ekstremālos apstākļos.

Silīcija karbīdam ir neparasta kristāliskā struktūra, ko raksturo spēcīgas ķīmiskās saites starp oglekļa un silīcija atomiem, kas nodrošina cietību, ķīmisko inertumu, termisko stabilitāti un siltumvadītspēju, kas to padara piemērotu ekstrēmām vidēm.

SiC atšķirībā no daudziem keramikas materiāliem nezaudē izturību dažādās temperatūrās un saglabājas neskarts pat skarbos vides apstākļos. Turklāt tas ir inerts pret skābēm un apkārtējā vidē sastopamajām ķimikālijām, kas samazina mehānisko komponentu vai vides, kas pakļauta intensīviem vides apstākļiem, bojājumu potenciālu.

No ķīmiskā viedokļa keramikas raksturīgākā īpašība ir tās nešķīdība ūdenī un spirtā - šī īpašība to atšķir no parastajiem keramikas materiāliem, kā arī dažiem metāliem, un apliecina tās noturību skarbās ķīmiskās vidēs.

Silīcija karbīds izceļas ar zemu termiskās izplešanās koeficientu un izcilu izturību paaugstinātā temperatūrā, tāpēc tas ir ideāli piemērots sarežģītiem lietojumiem un augsto tehnoloģiju vidē. Turklāt tā nešķīstošība padara to par gudru izvēli augsta spiediena apstākļos, kur citi materiāli laika gaitā erodētu vai sabojātos.

Silīcija karbīds tiek plaši izmantots dinamisko blīvējumu tehnoloģijās, piemēram, berzes gultņos un mehāniskos blīvējumos, ko izmanto sūkņos un piedziņas sistēmās. Turklāt silīcija karbīdu var izmantot arī ballistikas tehnoloģijās, energotehnoloģijās, papīra ražošanas procesos un kā sastāvdaļu cauruļu sistēmās. Turklāt šis materiāls ir pievilcīga materiāla izvēle 3D drukāšanai, jo tas ir īpaši izturīgs darbarīks prasīgos karstā augsta spiediena apstākļos.