Silīcija karbīds, ko biežāk dēvē par karborundu, ir ārkārtīgi ciets sintētisks kristālisks savienojums, kas sastāv no silīcija un oglekļa un kam raksturīga augsta siltumvadītspēja, zems izplešanās koeficients, izturība pret ķīmiskām reakcijām un pusvadītāja īpašības.
Dabā dabiskais analogs moizanīts ir sastopams kā minerāls, taču ļoti ierobežotā daudzumā tas atrodams tikai meteorītos un kimberlītu atradnēs, tāpēc to ražo gandrīz tikai sintētiski.
Cietība
Silīcija karbīds (SiC) ir ciets silīcija un oglekļa savienojums, kas dabā sastopams kā minerāls moisanīts Arizonas Kanjonas Diablo meteorīta krāterī. Edvards Ačsons 1893. gadā sāka masveidā ražot SiC, lai to izmantotu kā rūpniecisku abrazīvu, taču kopš tā laika tā izmantošana ir plaši izplatījusies, piemēram, automobiļu bremzēs/skrūvēs/vāciņos, kā ilgmūžīgas keramikas pamatā.
Pēc Mosa skalas cietības mērījumi to ierindo starp cietākajiem materiāliem, kas zināmi cilvēcei, padarot to par vienu no visstingrākajiem materiāliem. Turklāt tā ļoti augstā cietība (9 pēc Mosa skalas) padara to pietiekami izturīgu pret triecieniem un nodilumu, kā arī izturību pret koroziju, un salīdzinājumā ar līdzīgiem materiāliem tam ir zema siltumvadītspēja un izplešanās ātrums. Turklāt bora, niobija vai alumīnija dopinga izmantošana ļauj tam kļūt par p tipa pusvadītāju materiālu.
Silīcija karbīdam ir blīva struktūra, ko veido oglekļa un silīcija atomi, kas kovalenti savienoti četru atomu saitēs ar tetraedriskām saitēm, tāpēc cietā viela nešķīst ūdenī, alkoholā un lielākajā daļā organisko savienojumu, bet šķīst izkausētos sārmos un dzelzī. SiC izceļas ar savām fascinējošajām elektriskajām īpašībām; pretestība svārstās vairāk nekā septiņu kārtu robežās, jo tā ķīmiskajā sastāvā ir vairāki politipi.
Izturība
Silīcija karbīds ir ļoti izturīgs un spēj izturēt lielu spiedienu. Turklāt tā kušanas temperatūra pārsniedz 2000 grādus pēc Celsija un zemais termiskās izplešanās koeficients padara to piemērotu izmantošanai augstās temperatūrās.
1891. gadā Edvards Goodrich Acheson pirmais uzsāka tās komerciālo ražošanu. Ačons izmantoja ogles ogli kā elektrodu un sildīja māla un pulverveida koksa maisījumu dzelzs traukā; izveidojās spilgti zaļi kristāli, kas bija ļoti cieti un līdzinājās dimantiem; sākotnēji šo savienojumu sauca par karborundu, bet mūsdienās tas pazīstams kā SiC.
Ar oglekļa šķiedru stiegrota plastmasa (CFRP) ir neticams materiāls un viena no cietākajām cilvēkam zināmajām vielām, ar kuru konkurē tikai dimants, kubiskais bora nitrīds un bora karbīds. Oglekļa šķiedra, kuras cietības rādītājs pēc Mosa skalas ir 9, tiek plaši izmantota visdažādākajās jomās: to var atrast kā abrazīvu, piemēram, smilšpapīrā un slīpēšanas ripiņās, rūpnieciskajās krāsnīs kā ugunsizturīgu materiālu krāsnīm, kā griezējinstrumentu griešanas galdiem un pat automobiļu bremzēs/skrūvēs!
Keramikas ķīmiskā inertums ļauj tai pretoties dažādu ķīmisko vielu izraisītai korozijai un saglabāt izturību plašā temperatūras diapazonā. Keramika ir arī neatņemama sastāvdaļa kompozītmateriālu bruņu sistēmās, kas ir efektīvas gan pret pašreizējiem, gan jauniem ballistiskiem draudiem, tostarp Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories augstas veiktspējas viegla SiC keramika, piemēram, reakcijas saistītais SiC (RBSC), saķepinātais SiC un karborunds, kas paredzēts šim nolūkam.
Siltumvadītspēja
Silīcija karbīds tīrā veidā parasti ir izolators, tomēr, pievienojot piemaisījumus vai dopingu, tam var būt pusvadošas īpašības. Turklāt šim materiālam piemīt izcilas izturības īpašības lietojumiem augstās temperatūrās; turklāt tas var lepoties ar zemu neitronu šķērsgriezumu un izturību pret radiācijas bojājumiem.
SiC siltumvadītspēja ir atkarīga no tā struktūras un kristāla lieluma. Tāpat kā lielākajai daļai cieto vielu, tā siltumvadītspēja palielinās, pieaugot temperatūrai. Monokristāliskam SiC ir augsta siltumvadītspēja, bet polikristāliskam SiC ir tendence būt ar zemākām vērtībām, jo graudi izkliedēti nejauši, kas veicina virsmas izkliedes efektu.
Silīcija karbīds ir dažādu polimorfu, no kuriem visplašāk pazīstamais ir alfa silīcija karbīds (a-SiC). A-SiC ir sešstūraina kristāliskā struktūra, kas līdzīga virtcīta kristāla struktūrai; beta modifikācijas b-SiC ir cinka blende kristāliskā struktūra, kas līdzīga dimanta struktūrai, un retāk sastopamās formas var pat kalpot kā katalizatoru atbalsta materiāli.
Lai izpētītu, kā sintēzes process ietekmēja a-SiC un b-SiC mikrostruktūru un siltumvadītspēju, tika iegūti jaunākie a-SiC un b-SiC SEM attēli. Rezultāti parādīja, ka a-SiC siltumvadītspēja samazinājās, palielinoties kakliņa izmēram, kas liecina par difūzās virsmas izkliedes cēloni. Turpretī b-SiC siltumvadītspēja palielinājās, palielinoties kakliņa izmēram; šī tendence atbilst Kallaveja-Hollanda modeļa prognozēm par siltumvadītspējas atkarību no temperatūras fononiskiem kristāliem.
Elektriskā vadītspēja
Silīcija karbīds, ciets ķīmisks savienojums, kas sastāv no silīcija dioksīda un oglekļa, tiek plaši izmantots kā abrazīvs lapidārijā un rūpniecībā, piemēram, slīpēšanai ar smilšpapīru, slīpēšanai, griešanai ar ūdens strūklu un smilšu strūklas iekārtām. Arī ugunsizturīgajos oderējumos, sildelementos un degļu sprauslās bieži izmanto šo karstumizturīgo materiālu ar ārkārtīgi izturīgo Mosa cietību 9. Turklāt silīcija karbīds ir ķīmiski inerts un izturīgs arī pret sālsskābes, sērskābes un fluorūdeņražskābes koroziju.
Elektriski tīrā veidā SiC parasti ir izolators; tomēr ar noteiktiem piedevu vai dopinga aģentiem tam var piemist pusvadītāju īpašības, piemēram, n tipa vadītspēja, pateicoties elektronu pāru apmaiņai tetraedriskās kovalentās saites struktūrā, izmantojot tā sauktās sp3 hibrīd orbitāles.
SiC monokristāliem ar raksturīgo elektrovadītspēju aptuveni 3,1 +-0,2 eV ir augstāka elektrovadītspēja nekā tīram silīcijam vai gallija nitrīdam, kas liecina, ka tie varētu nodrošināt labāku elektrovadītspēju elektriskajiem lietojumiem.
Henan Superior Abrasives silīcija karbīda izstrādājumi ir ideāli piemēroti izmantošanai elektroniskajās ierīcēs, jo to izturība pret spriegumu ir 10 reizes lielāka nekā parastajam silīcijam un labāka nekā gallija nitrīda izturība! Turklāt mūsu piedāvātajam augstas kvalitātes silīcija karbīdu klāstam piemīt izcilas oksidācijas un termisko triecienu izturības īpašības, kas padara šo materiālu ideāli piemērotu elektronisko ierīču lietojumiem. Tā kā mēs esam apņēmušies nodrošināt klientu apmierinātību un izcilību, varat rēķināties ar to, ka mēs piedāvāsim tikai labāko! Zvaniet mums, lai uzzinātu vairāk informācijas par mūsu produktiem! Sazinieties ar mums, lai uzzinātu vairāk!