Bruksområder for silisiumkarbid

Silisiumkarbid (SiC) har en uvanlig krystallstruktur. Det inneholder fire Si- og fire C-atomer i et ordnet koordinasjonstetraederarrangement med lag som er stablet i polytyper som danner det primære koordinasjonstetraederet.

Elektrisk sett tåler silisiumkarbid fem-ti ganger høyere spenninger enn silisium. Dette gjør det til et utmerket materialvalg for kraftutstyr.

Elektronikk

Silisiumkarbid tåler de høye temperaturene og spenningene som er nødvendige for å drive moderne elektronikk, og er også et effektivt halvledermateriale sammenlignet med silisium. Denne effektiviteten bidrar til å redusere størrelsen på batteridrevne enheter og kostnadene.

Silisiumkarbid skiller seg ut fra silisium på grunn av det mye tettere energigapet mellom valens- og ledningsbåndet, noe som gjør at elektroner lettere kan passere mellom disse båndene sammenlignet med silisium, og dermed håndtere nesten ti ganger så mye elektrisk strøm som sammenlignbare enheter laget av silisium kan.

Ingeniører kan produsere kubisk silisiumkarbid ved å sintre SiC-pulver kombinert med ikke-oksidiske bindemidler. SiC-krystaller kan også fremstilles ved hjelp av kjemisk dampavsetning. En spesiell blanding av gasser mates inn i et vakuumkammer før de deponeres på substrater for denne teknikken.

Silisiumkarbidets fysiske egenskaper, som harde og slitesterke overflater, samt dets motstandskraft mot syre, gjør det til et utmerket slipemateriale for industrielle bearbeidingsprosesser som lapidararbeid. Karborundumkorn brukes også i kollagrafisk grafikk, der det påføres direkte på en aluminiumsplate, fargesettes og deretter trykkes på papir for trykkformål.

Skuddsikker rustning

Silisiumkarbidkeramikk er et utmerket valg som kroppspanser på grunn av sin evne til å absorbere prosjektilenes energi og bremse dem ned, noe som reduserer risikoen for skader og dødsfall. Den lave vekten gir større bevegelighet og komfort for brukerne, samtidig som den høye hardheten gjør det mulig å motstå trusler som kuler og panserbrytende kuler, samt fragmenter med høy hastighet.

Både militært personell og politifolk kan få kroppsvern av silisiumkarbid for å beskytte seg mot trusler fra skytevåpen og skarpe våpen. Før de kan selges til både sluttbrukere og produsenter, må rustninger av silisiumkarbid gjennomgå strenge testprosedyrer for å verifisere at de oppfyller internasjonale standarder.

Kroppspansere av silisiumkarbid har flere viktige fordeler sammenlignet med tilsvarende pansere av metall, blant annet overlegen varmebestandighet som beskytter mot deformasjon ved støt, og den høye hardheten og strekkfastheten til silisiumkarbidmaterialet som gjør at platen forblir intakt selv når den treffes av kuler, slik at man unngår brudd eller knekk.

Cook-patentet beskriver alle de klassiske prinsippene for keramisk komposittpansring, fra bruk av flere aluminiumoksidfliser som mosaikk for å maksimere evnen til å treffe flere ganger til stiv bakside og konseptet med bruddkonoid. Mens de fleste keramiske materialer lett ødelegges av formladninger, klarte denne spesielle konstruksjonen av aluminiumoksidstøttede silisiumkarbidplater å motstå all kraften under tester med formladninger, noe som gjør den egnet for både politibiler og sivile spesialkjøretøyer.

Energiforsyning

Halvledere av silisium (Si) fungerer godt i elektronikk med lav effekt, men begrensningene blir tydelige når enhetene opererer ved høyere temperaturer, spenninger og frekvenser. Silisiumkarbid (SiC) gir bedre ytelse enn silisium i slike kretser på grunn av det større energibåndgapet, som tåler høyere temperaturer og bedre termiske egenskaper.

Silisiumkarbidteknologien gjør det også mulig å gjøre elektroniske komponenter mindre og raskere, takket være den utmerkede motstandsdyktigheten mot spenningsvariasjoner som er ti ganger høyere enn for tradisjonelt silisium og galliumnitrid i systemer på over 1000 V. Derfor er silisiumkarbid-kraftenheter perfekte for elbiler, solcelleomformere og andre systemer for fornybar energi.

Karborundum (Ceram) er den krystallinske formen av silisiumkarbid. Ceram har blitt produsert som slipemiddel siden 1893, men er også en viktig bestanddel i keramiske plater til skuddsikre vester, og er et av de hardeste materialene etter diamant. Bearbeiding av dette materialet til presise toleranser krever høy grad av dyktighet, ettersom ulike slipe- og lappeteknikker kan benyttes. Når de ferdige produktene har bestått grundige inspeksjoner for å sikre at de mekaniske egenskapene og sikkerhetsstandardene overholdes.

Mekaniske bruksområder

Silisiumkarbid har lenge vært ansett som et uvurderlig industrielt slipemiddel på grunn av sin ekstreme hardhet og seighet, noe som gjør det nyttig ved sliping eller skjæring av materialer med lav strekkfasthet, inkludert glass, keramikk, stein og ildfaste materialer. På grunn av sin motstandsdyktighet under ekstreme forhold har det vist seg å være populært som slipeskivemateriale. I tillegg gjør dets holdbarhet det til en integrert komponent i moderne lapidarutstyr for utskjæring og polering av edelstener, inkludert moissanitt.

PEEK er kjemisk inert og svært motstandsdyktig mot korrosjon ved høye temperaturer. I tillegg sørger den svært høye elastisitetsmodulen for utmerket dimensjonsstabilitet, og den høye trykkfastheten, lave porøsiteten og poretettheten på null gjør det til det perfekte materialet for mekaniske tetninger og lagre, noe som gjør det spesielt nyttig i pumpe- og drivsystemer som må håndtere aggressive medier.

Silisiumkarbid kan brukes i en lang rekke faststoffkomponenter. På grunn av den krystallinske strukturen og de uvanlige elektriske egenskapene skiller silisiumkarbid seg ut fra konkurrentene ved å fungere som både P-type halvleder og N-type halvleder, avhengig av temperatur og bruksområde - en fordelaktig egenskap som gjør dette materialet perfekt for bruksområder som ildfaste foringer, elektriske ovner, keramikk og mer.