{"id":216,"date":"2024-04-06T21:56:40","date_gmt":"2024-04-06T13:56:40","guid":{"rendered":"http:\/\/ceramicatijolart.com\/?p=216"},"modified":"2024-04-06T21:56:40","modified_gmt":"2024-04-06T13:56:40","slug":"estrutura-e-aplicacoes-do-carbeto-de-silicio-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pt\/estrutura-e-aplicacoes-do-carbeto-de-silicio-2\/","title":{"rendered":"Estrutura e aplica\u00e7\u00f5es do carbeto de sil\u00edcio"},"content":{"rendered":"<p>A excepcional estabilidade de temperatura, durabilidade, for\u00e7a, resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e propriedades semicondutoras do carbeto de sil\u00edcio fazem dele um material ideal para eletr\u00f4nicos de pot\u00eancia. Al\u00e9m disso, a dopagem com f\u00f3sforo ou g\u00e1lio poderia permitir a dopagem de um dispositivo semicondutor de base de carbeto de sil\u00edcio do tipo n.<\/p>\n<p>O SiC est\u00e1 dispon\u00edvel em v\u00e1rios poliptipos que se diferenciam pela disposi\u00e7\u00e3o dos \u00e1tomos de sil\u00edcio e carbono em suas estruturas de rede. Cada um deles apresenta propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas diferentes.<\/p>\n<h2>Composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica<\/h2>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 um composto qu\u00edmico inorg\u00e2nico composto de sil\u00edcio e carbono. Como um dos mais duros conhecidos pelos seres humanos, o carbeto de sil\u00edcio compete com o diamante e o carbeto de boro como uma das subst\u00e2ncias mais duras conhecidas. O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 utilizado em muitas aplica\u00e7\u00f5es industriais, inclusive como abrasivo e cer\u00e2mica estrutural; al\u00e9m disso, tamb\u00e9m pode ser encontrado em revestimentos refrat\u00e1rios, tijolos de alta temperatura, elementos de aquecimento e pe\u00e7as resistentes ao desgaste para bombas e motores de foguetes.<\/p>\n<p>O SiC possui uma estrutura at\u00f4mica altamente densa que resulta em fortes liga\u00e7\u00f5es covalentes entre os \u00e1tomos de sil\u00edcio e carbono, criando fortes liga\u00e7\u00f5es covalentes entre eles. Os \u00e1tomos s\u00e3o organizados em dois tetraedros de coordena\u00e7\u00e3o prim\u00e1ria com quatro \u00e1tomos de sil\u00edcio e quatro de carbono ligados uns aos outros por fortes liga\u00e7\u00f5es covalentes.<\/p>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio em seu estado puro atua como um isolante el\u00e9trico; no entanto, com a adi\u00e7\u00e3o de dopantes, como boro e alum\u00ednio, ele se torna um semicondutor.<\/p>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio pode ser fabricado por meio da rea\u00e7\u00e3o de diferentes mat\u00e9rias-primas em um forno a altas temperaturas. Uma vez produzido, esse material deve ser processado de acordo com o uso pretendido - por exemplo, pode ser necess\u00e1rio triturar, moer ou fazer tratamento qu\u00edmico antes de ser adequado para o uso pretendido.<\/p>\n<p>O material abrasivo de carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um dos materiais mais utilizados na lapida\u00e7\u00e3o devido \u00e0 sua longa vida \u00fatil e pre\u00e7o econ\u00f4mico. Al\u00e9m disso, o carbeto de sil\u00edcio \u00e9 usado h\u00e1 muito tempo em processos de usinagem industrial, como retifica\u00e7\u00e3o, brunimento e corte com jato de \u00e1gua, como abrasivo industrial. Al\u00e9m disso, a alta for\u00e7a e a resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o do carbeto de sil\u00edcio o tornam \u00fatil em muitos ambientes de minera\u00e7\u00e3o e manufatura, enquanto suas qualidades \u00e0 prova de balas o tornam um componente popular de solu\u00e7\u00f5es de blindagem \u00e0 prova de balas.<\/p>\n<h2>Propriedades f\u00edsicas<\/h2>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 um composto de sil\u00edcio e carbono extremamente duro, produzido sinteticamente, que foi produzido em massa pela primeira vez no final do s\u00e9culo 19 e rapidamente ganhou aplica\u00e7\u00f5es industriais desde ent\u00e3o. Inicialmente usado como abrasivo, o SiC logo evoluiu para servir como revestimento refrat\u00e1rio em fornos industriais, bem como componentes resistentes ao desgaste em bombas e motores de foguetes; al\u00e9m disso, devido \u00e0 sua condutividade t\u00e9rmica superior e \u00e0s caracter\u00edsticas de baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica, \u00e9 uma op\u00e7\u00e3o de material inestim\u00e1vel para componentes eletr\u00f4nicos, como semicondutores e diodos emissores de luz, entre muitas outras aplica\u00e7\u00f5es!<\/p>\n<p>O amplo bandgap do carbeto de sil\u00edcio permite que os el\u00e9trons viajem mais rapidamente por seu material do que no sil\u00edcio, tornando-o ideal para uma mobilidade mais r\u00e1pida de el\u00e9trons, resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o, resist\u00eancia ao desgaste, alto ponto de fus\u00e3o e resist\u00eancia a temperaturas elevadas - qualidades que tornam esse material desej\u00e1vel em diversas aplica\u00e7\u00f5es exigentes.<\/p>\n<p>As caracter\u00edsticas do alum\u00ednio de in\u00e9rcia qu\u00edmica, alto ponto de fus\u00e3o, resist\u00eancia a altas temperaturas e baixo coeficiente de expans\u00e3o o tornam adequado para a constru\u00e7\u00e3o de ferramentas e maquin\u00e1rio. O alum\u00ednio tamb\u00e9m \u00e9 o principal ingrediente usado em muitos materiais abrasivos, al\u00e9m de ser essencial para muitos materiais refrat\u00e1rios.<\/p>\n<p>A combina\u00e7\u00e3o de resist\u00eancia, condutividade t\u00e9rmica e rigidez do carbeto de sil\u00edcio faz dele uma excelente op\u00e7\u00e3o de material para grandes telesc\u00f3pios \u00f3pticos, como os espelhos do Telesc\u00f3pio Espacial Herschel. Al\u00e9m disso, sua rigidez e condutividade t\u00e9rmica tamb\u00e9m o tornam adequado para subsistemas de espa\u00e7onaves que exigem suportar altas temperaturas ou n\u00edveis de radia\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<h2>Rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas<\/h2>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um material duro com propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas not\u00e1veis. Composto de \u00e1tomos de sil\u00edcio e carbono dispostos em uma estrutura de treli\u00e7a ordenada, sua excepcional resist\u00eancia e estabilidade t\u00e9rmica contribuem para sua produ\u00e7\u00e3o industrial por meio da redu\u00e7\u00e3o de s\u00edlica com carbono em altas temperaturas em um forno el\u00e9trico. O carbeto de sil\u00edcio puro geralmente parece incolor; no entanto, as vers\u00f5es contaminadas geralmente aparecem como p\u00f3 preto-azulado ou marrom devido a impurezas de ferro ou outros contaminantes que o contaminam.<\/p>\n<p>O alum\u00ednio \u00e9 um material extremamente forte e resiliente usado na fabrica\u00e7\u00e3o de abrasivos, rebolos, ferramentas de corte, pe\u00e7as automotivas, tijolos refrat\u00e1rios, elementos de aquecimento e cer\u00e2micas de alta temperatura. Devido \u00e0 sua resist\u00eancia a rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, baixa taxa de expans\u00e3o t\u00e9rmica e capacidade como elemento semicondutor, \u00e9 uma excelente op\u00e7\u00e3o de material para aplica\u00e7\u00f5es de eletr\u00f4nica de pot\u00eancia.<\/p>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio tamb\u00e9m pode suportar a exposi\u00e7\u00e3o prolongada \u00e0 \u00e1gua sem se degradar, o que o torna uma excelente op\u00e7\u00e3o de material para componentes que precisam permanecer imersos em l\u00edquidos, como fluidos de resfriamento ou ar. Entretanto, deve-se observar que o carbeto de sil\u00edcio reage com o g\u00e1s hidrog\u00eanio em temperaturas mais altas para produzir di\u00f3xido de sil\u00edcio e metano; isso ocorre porque sua estrutura tetra\u00e9drica exp\u00f5e os \u00e1tomos a temperaturas mais altas \u00e0s mol\u00e9culas de hidrog\u00eanio, que se combinam com as mol\u00e9culas de oxig\u00eanio presentes na atmosfera para formar o vapor de \u00e1gua vis\u00edvel em sua superf\u00edcie.<\/p>\n<h2>Fabrica\u00e7\u00e3o<\/h2>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 diferente de muitos outros materiais comumente usados, pois precisa ser fabricado. Uma das subst\u00e2ncias mais duras conhecidas pelo homem, o corte do carbeto de sil\u00edcio requer l\u00e2minas com ponta de diamante. Infelizmente, por\u00e9m, o processo de fabrica\u00e7\u00e3o do carbeto de sil\u00edcio pode ser complexo; portanto, ele precisa ser aprimorado para acompanhar a crescente demanda.<\/p>\n<p>O Processo Acheson \u00e9 um dos m\u00e9todos de produ\u00e7\u00e3o mais comumente usados, consistindo na mistura de s\u00edlica e coque antes de aquec\u00ea-los a altas temperaturas e reagir quimicamente entre si, produzindo cristais verdes brilhantes grandes o suficiente para serem vistos, antes de resfriar a mistura para interromper esse crescimento e parar completamente o crescimento dos cristais. Depois de resfriada, essa mistura de p\u00f3 pode ser combinada com auxiliares de sinteriza\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00f3xidos (aglutinantes) para compacta\u00e7\u00e3o com prensagem isost\u00e1tica a frio ou m\u00e9todos de extrus\u00e3o.<\/p>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio se destaca de outros materiais cer\u00e2micos devido ao seu amplo bandgap - que mede a diferen\u00e7a de energia necess\u00e1ria para que os el\u00e9trons saltem da banda de val\u00eancia de um \u00e1tomo para sua banda de condu\u00e7\u00e3o - permitindo que ele suporte tens\u00f5es e frequ\u00eancias muito mais altas do que os materiais concorrentes.<\/p>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um material ideal para produtos eletr\u00f4nicos semicondutores que exigem aquecimento por resist\u00eancia em ambientes adversos, incluindo mancais de bombas, rolamentos de bombas, injetores de jato de areia, matrizes e elementos de aquecimento. Devido \u00e0 sua resist\u00eancia, dureza e durabilidade, o carbeto de sil\u00edcio tamb\u00e9m \u00e9 uma excelente op\u00e7\u00e3o de material para rolamentos de bombas, mancais de bombas, injetores de jateamento de areia, matrizes e elementos de aquecimento - sem esquecer a dopagem com alum\u00ednio, boro ou g\u00e1lio para produzir carbeto de sil\u00edcio semicondutor do tipo p, o que poderia reduzir os sistemas de resfriamento ativo que aumentariam o peso e a complexidade quando instalados em ve\u00edculos el\u00e9tricos - ajudando a reduzir o peso e, ao mesmo tempo, aumentando a complexidade!<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon carbide&#8217;s exceptional temperature stability, durability, strength, corrosion resistance and semiconductor properties make it an ideal material for power electronics. Furthermore, doping with phosphorus or gallium could allow doping of an n-type silicon carbide semiconductor base semiconductor device. 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