Gęstość węglika krzemu

Krzem jest najczęściej stosowanym materiałem półprzewodnikowym w elektronice, jednak jego wąska przerwa energetyczna ogranicza jego zastosowania w układach mocy. Węglik krzemu (SiC) charakteryzuje się natomiast znacznie szerszymi przerwami energetycznymi, co pozwala mu działać w wyższych temperaturach i przy wyższych napięciach.

SiC jest jednym z najtwardszych materiałów; pod względem twardości dorównują mu jedynie diament i azotek boru w postaci sześciennej. Chociaż SiC można obrabiać w postaci surowej lub w postaci półfabrykatów, to w celu uzyskania wąskich tolerancji należy go najpierw poddać pełnemu spiekaniu przed rozpoczęciem obróbki lub dalszą obróbką.

Gęstość nasypowa

Węglik krzemu (SiC) to twardy związek chemiczny złożony z krzemu i węgla, występujący w naturze jako kamień szlachetny – moissanit; jednak częściej jest wytwarzany syntetycznie w postaci proszku i kryształów, a następnie wykorzystywany jako materiał ścierny, półprzewodnik, kamień szlachetny po oszlifowaniu, elementy kamizelek kuloodpornych lub w innych zastosowaniach przemysłowych wymagających wysokiej wytrzymałości.

Czysty węglik krzemu jest bezbarwny; w produkcji przemysłowej nabiera charakterystycznego brązowego lub czarnego odcienia z powodu zanieczyszczeń żelazem. Opalizowanie w kryształach SiC wynika z efektów interferencji cienkich warstw; jego barwę można również wzmocnić poprzez domieszkowanie azotem lub fosforem jako domieszkami typu n oraz berylem, borem, aluminium lub galem jako domieszkami typu p w celu zwiększenia przewodności.

Opis materiału: WaferCrete® (WC) to niezwykle gęsty materiał o strukturze krystalicznej, co sprawia, że praktycznie nie da się go rozbić. Ponadto jego niska porowatość pozwala mu wytrzymywać wysokie temperatury, a wytrzymałość na ściskanie wzrasta wraz z każdą mieszanką z betonem; stwierdzono, że jego obecność znacznie zmniejsza przepuszczalność.

Wykazano, że dodanie zarówno WC, jak i SiC znacznie zwiększa wytrzymałość betonu na zginanie. Analiza ANOVA potwierdziła ten efekt, ponieważ WC jest bardziej odporne na rozprzestrzenianie się pęknięć, a jego struktura krystaliczna nie jest tak elastyczna.

Gęstość urządzenia

Węglik krzemu (SiC) to materiał sztuczny charakteryzujący się doskonałą wytrzymałością w wysokich temperaturach oraz doskonałą przewodnością cieplną. Ze względu na bardzo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej SiC może być wykorzystywany w wielu wymagających zastosowaniach – od materiałów ściernych i dodatków do stali po domieszkowanie azotem lub fosforem w celu uzyskania półprzewodnika typu n lub domieszkowanie berylem, borem lub aluminium w celu produkcji półprzewodników typu p.

Wyjątkowe właściwości węglika krzemu sprawiają, że jest to idealny materiał do produkcji urządzeń energetycznych wysokiego napięcia, w tym pojazdów elektrycznych, w których często występuje zapotrzebowanie na wysokie napięcie. Dzięki znacznie szerszej przerwie energetycznej w porównaniu z krzemem oraz doskonałej przewodności cieplnej węglik krzemu umożliwia pracę przy wyższych napięciach, jednocześnie zapewniając skuteczniejsze odprowadzanie ciepła – cechy te sprawiają, że nadaje się on szczególnie dobrze jako materiał do produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych.

Saint-Gobain oferuje uznaną w branży gamę wyrobów ceramicznych z węglika krzemu, takich jak produkty wielowarstwowe, jednowarstwowe oraz czworościenne. Ceramika ta jest wytwarzana przy użyciu technik wiązania reakcyjnego i spiekania; jej mikrostruktura decyduje o właściwościach chemicznych, termomechanicznych i mechanicznych – wiedzę tę wykorzystaliśmy przy tworzeniu rozwiązań przeznaczonych do wielu wymagających zastosowań.

Gęstość pozorna

Gęstość pozorna materiału odnosi się do jego masy na jednostkę objętości materiału stałego wraz z wszelkimi przestrzeniami wypełnionymi powietrzem lub gazem między cząstkami; mierzy się ją w kilogramach na metr sześcienny, uncjach trojańskich na stopę sześcienną lub w innych niestandardowych jednostkach miary. Zazwyczaj mierzy się ją w przypadku proszków i materiałów luźno upakowanych, takich jak mleko w proszku.

Ceramika ogniotrwała jest jednym z najbardziej wszechstronnych cermetów przemysłowych, znajdującym zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu dzięki swojej wyjątkowej wytrzymałości w wysokich temperaturach oraz odporności na szok termiczny. Ponadto jej odporność na korozję i zużycie sprawia, że jest doskonałym wyborem do zastosowań w środowiskach o wysokich temperaturach.

Krzem, jako materiał niepalny i chemicznie obojętny, jest nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszcza się w zasadach i roztworach żelaza. Dzięki charakterystycznemu niebieskawo-czarnemu wyglądowi i ostrym krawędziom krzem znajduje szerokie zastosowanie w diodach elektroluminescencyjnych (LED) oraz detektorach radiowych. Jako składnik syntetycznego kamienia szlachetnego zwanego moissanitem (który został opracowany po tym, jak NASA odkryła jego zastosowanie w diodach elektroluminescencyjnych i kryształowych detektorach radiowych), krzem nadaje również kolor diodom elektroluminescencyjnym i kryształowym detektorom radiowym.

Próbki SiC poddane stopniowemu ściskaniu zostały zbadane w różnych warunkach ciśnienia i temperatury, w tym w komorach z diamentowymi kowadłami ogrzewanymi laserowo (krzywe „blue20” i „black18”), a także w oparciu o obliczenia z zastosowaniem zasad pierwszych (obszar zaznaczony na pomarańczowo w tabeli uzupełniającej nr 3). Zmierzone gęstości i odległości między węzłami sieci krystalicznej dla przejścia z struktury B3 do B1 porównano z danymi eksperymentalnymi uzyskanymi poprzez ogrzewanie laserowe komór z kowadłami (krzywe blue20 i black18) oraz z obliczeniami opartymi na zasadach pierwotnych (obszar zaznaczony na pomarańczowo). Zmierzone wartości wykazały doskonałą zgodność.

Ciężar właściwy

Węglik krzemu (SiC) jest jednym z najlżejszych i najtwardszych materiałów ceramicznych. Dzięki szerokiej przerwie energetycznej i wysokiej przewodności cieplnej SiC doskonale nadaje się do zastosowań wymagających niskiej rezystancji w wyższych temperaturach, a jednocześnie łatwo poddaje się obróbce skrawaniem.

SiC znany jest ze swojej niezwykle wysokiej odporności na zużycie, co sprawia, że idealnie nadaje się do stosowania jako materiał wykładzinowy w komorach pomp i cyklonach, a także w wirnikach i lejach wykorzystywanych w górnictwie. Ponadto w dyszach silników odrzutowych często stosuje się SiC ze względu na jego zdolność do wytrzymywania wysokich temperatur, wysokiego ciśnienia i środowisk ściernych bez ulegania uszkodzeniom erozyjnym.

SiC można wytwarzać w postaci monokryształów do produkcji kamieni szlachetnych typu moissanit, stosowanych w zegarkach i kamizelkach kuloodpornych, a także w postaci proszku i gruboziarnistego materiału ściernego. SiC można również spiekać, tworząc wysoce wytrzymałą ceramikę wykorzystywaną jako narzędzia skrawające, takie jak wiertła.

Narażenie na działanie tej substancji chemicznej przebiega bezwrotnie i bezsmakowo, jednak może prowadzić do podrażnienia zarówno skóry, jak i oczu. Zgodnie z systemem klasyfikacji Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem narażenie to może powodować prawdopodobną (2a) lub możliwą (2b) rakotwórczość u ludzi, przy czym u zwierząt doświadczalnych objawy często pojawiają się 15 lat po narażeniu.