{"id":234,"date":"2024-04-11T10:46:51","date_gmt":"2024-04-11T02:46:51","guid":{"rendered":"http:\/\/ceramicatijolart.com\/?p=234"},"modified":"2024-07-05T21:47:51","modified_gmt":"2024-07-05T13:47:51","slug":"ponto-de-fusao-do-carboneto-de-silicio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pt\/ponto-de-fusao-do-carboneto-de-silicio\/","title":{"rendered":"Ponto de fus\u00e3o do carbeto de sil\u00edcio"},"content":{"rendered":"<p>O carboneto de sil\u00edcio (comumente chamado de SiC) \u00e9 uma subst\u00e2ncia cristalina sint\u00e9tica, incolor em seu estado puro, utilizada na fabrica\u00e7\u00e3o de abrasivos, refrat\u00e1rios, cer\u00e2micas, vidro e ligas duras, como o a\u00e7o.<\/p>\n<p>O SiC \u00e9 produzido pela fus\u00e3o conjunta de areia de s\u00edlica e carbono em fornos de resist\u00eancia el\u00e9trica a altas temperaturas. O boro pode ajudar a aumentar a densifica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<h2>Temperatura<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 um material semicondutor duro e refrat\u00e1rio, com estruturas polit\u00edpicas baseadas em sequ\u00eancias de empilhamento de \u00e1tomos de carbono e sil\u00edcio, sendo a mais comum a estrutura do tipo blenda de zinco (3C SiC). Outras estruturas de SiC podem ter forma c\u00fabica, hexagonal ou rombo\u00e9drica, com nomes como alfa-SiC ou beta-SiC para fins de identifica\u00e7\u00e3o. Os cristais iridescentes do SiC, que variam do amarelo ao verde e ao preto azulado, se sublimam a 2.700 \u00b0C, com densidades pr\u00f3ximas a 3,21 g\/cm\u00b3 no momento da sublima\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<p>Edward Goodrich Acheson divulgou sua descoberta e a subsequente produ\u00e7\u00e3o comercial do material conhecido como Carborundum em 1893, nome dado \u00e0 sua forma cristalina. Hoje, essa subst\u00e2ncia dura \u00e9 comumente utilizada como abrasivo em rebolos e ferramentas de corte de metal, al\u00e9m de ser empregada no revestimento de fornos em instala\u00e7\u00f5es de produ\u00e7\u00e3o de metais n\u00e3o ferrosos e como material refrat\u00e1rio utilizado durante tratamentos t\u00e9rmicos em metais, processos de produ\u00e7\u00e3o de vidro e instala\u00e7\u00f5es de produ\u00e7\u00e3o de semicondutores eletr\u00f4nicos.<\/p>\n<p>O ponto de fus\u00e3o do carboneto de sil\u00edcio depende da press\u00e3o. Conforme demonstrado na Figura 2, sua curva experimental representa in\u00fameros experimentos de resfriamento r\u00e1pido realizados sob diferentes condi\u00e7\u00f5es de temperatura e press\u00e3o. Conforme indicado pela inclina\u00e7\u00e3o negativa da curva, as temperaturas de fus\u00e3o diminuem com o aumento da press\u00e3o, conforme previsto pelos c\u00e1lculos ab initio baseados na teoria do funcional da densidade. Essa tend\u00eancia corrobora as previs\u00f5es ab initio feitas com base em modelos da teoria do funcional da densidade. A American Elements oferece uma impressionante variedade de composi\u00e7\u00f5es de carboneto de sil\u00edcio de alta pureza, que v\u00e3o desde composi\u00e7\u00f5es padr\u00e3o e personalizadas, hastes, barras, placas e p\u00f3 \u2014 bem como outras formas usinadas dispon\u00edveis mediante solicita\u00e7\u00e3o \u2014 em termos de n\u00edveis de pureza e outras propriedades, como compostos organomet\u00e1licos ou solu\u00e7\u00f5es. Essa ampla sele\u00e7\u00e3o pode ser adquirida como material padr\u00e3o em estoque na American Elements ou personalizada de acordo com as especifica\u00e7\u00f5es do cliente para uso em aplica\u00e7\u00f5es de pesquisa.<\/p>\n<h2>Press\u00e3o<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 um composto extremamente duro, de liga\u00e7\u00e3o covalente entre sil\u00edcio e carbono, que ocorre naturalmente na forma do mineral moissanita e vem sendo produzido em massa desde 1893 para uso como abrasivo. Os gr\u00e3os de carboneto de sil\u00edcio tamb\u00e9m podem ser combinados por meio de sinteriza\u00e7\u00e3o para formar cer\u00e2micas duras com in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es; a dopagem com nitrog\u00eanio ou f\u00f3sforo forma um semicondutor do tipo n, enquanto a dopagem com boro, alum\u00ednio, g\u00e1lio ou ber\u00edlio pode produzir semicondutores do tipo p.<\/p>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio funde-se a diferentes press\u00f5es, dependendo de sua estrutura cristalina e temperatura; a modifica\u00e7\u00e3o alfa (a-SiC) apresenta gr\u00e3os hexagonais compactos, semelhantes \u00e0 wurtzita, enquanto a modifica\u00e7\u00e3o beta (b-SiC) apresenta estrutura cristalina do tipo blenda de zinco, semelhante \u00e0 do diamante. O SiC \u00e9 composto por m\u00faltiplos polimorfos, cujas c\u00e9lulas unit\u00e1rias variam de c\u00fabicas a rombo\u00e9dricas; a mais prevalente entre elas \u00e9 a modifica\u00e7\u00e3o alfa, que possui gr\u00e3os hexagonais compactos semelhantes \u00e0 wurtzita, enquanto a modifica\u00e7\u00e3o beta (b-SiC), ambas apresentam estruturas cristalinas hexagonais compactas semelhantes \u00e0 wurtzita.<\/p>\n<p>As formas a-SiC do carboneto de sil\u00edcio s\u00e3o amplamente utilizadas em aplica\u00e7\u00f5es de papel de polimento e meios de moagem, enquanto sua contraparte, o b-SiC, tem usos comerciais limitados. Seus pontos de fus\u00e3o foram medidos em temperaturas de at\u00e9 3.300 K e, nessas condi\u00e7\u00f5es, ambos os tipos fundiram-se de forma congruente, apresentando uma inclina\u00e7\u00e3o negativa de -44 \u00b1 4 K\/GPa em sua curva de fus\u00e3o, indicando densidades mais elevadas do a-SiC fundido em compara\u00e7\u00e3o com o b-SiC.<\/p>\n<h2>Densidade<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio \u00e9 um material extremamente duro, com excelente resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e \u00e0 abras\u00e3o, com alto ponto de fus\u00e3o para suportar grandes press\u00f5es e sem impurezas qu\u00edmicas \u2014 por isso, pode ser fundido para formar diferentes metais \u00e0 temperatura ambiente ou por meio de alta press\u00e3o. \u00c9 utilizado principalmente como material abrasivo e refrat\u00e1rio em aplica\u00e7\u00f5es como revestimentos de fornos. O carboneto de sil\u00edcio tamb\u00e9m resiste \u00e0 maioria dos compostos org\u00e2nicos, \u00e1cidos inorg\u00e2nicos e sais (exceto o \u00e1cido fluor\u00eddrico), mas n\u00e3o ao \u00e1cido fluor\u00eddrico!<\/p>\n<p>A propriedade refrat\u00e1ria do carboneto de sil\u00edcio levou ao seu amplo uso em produtos abrasivos, como freios e embreagens de autom\u00f3veis, bem como em placas cer\u00e2micas para coletes \u00e0 prova de balas. Al\u00e9m disso, ele \u00e9 utilizado em m\u00e1quinas de fabrica\u00e7\u00e3o, incluindo furadeiras, rebolos, fresas e sistemas de corte a laser. Al\u00e9m disso, ele possui uma banda proibida ampla, adequada para componentes eletr\u00f4nicos como sistemas de radar, antenas de micro-ondas, c\u00e9lulas solares e dispositivos de alta tens\u00e3o.<\/p>\n<p>A densidade do carboneto de sil\u00edcio varia entre 2,8 e 3,2 g\/cm\u00b3. Ele derrete em baixas temperaturas, produzindo uma rede cristalina tetra\u00e9drica de s\u00edlica e carbono com fortes liga\u00e7\u00f5es covalentes entre os \u00e1tomos de carbono e sil\u00edcio. \u00c9 poss\u00edvel prever facilmente seu ponto de fus\u00e3o por meio de simula\u00e7\u00f5es de din\u00e2mica molecular baseadas na teoria do funcional da densidade (DFT); as temperaturas de fus\u00e3o atingem um pico em torno de 1.200 \u00b0C, enquanto seu valor m\u00ednimo chega a 3.000 \u00b0C; a curva de fus\u00e3o obtida apresenta uma inclina\u00e7\u00e3o negativa de -44 \u00b1 4 K\/GPa, o que se coaduna bem com os dados experimentais relativos \u00e0 fus\u00e3o.<\/p>\n<h2>Composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 um material cristalino insol\u00favel, normalmente de cor amarela a verde com matizes azul-escuros, que se sublima a 2.700 \u00b0C, transformando-se em p\u00f3. Embora seja insol\u00favel em \u00e1gua, ele se dissolve em \u00e1lcalis (NaOH e KOH) ou em ferro. Apesar de ser insol\u00favel, ele se sublima a 3,21 g\/cm\u00b3, com temperatura de sublima\u00e7\u00e3o em torno de 2.700 \u00b0C.<\/p>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio combina \u00e1tomos de Si e C em dois tetraedros de coordena\u00e7\u00e3o prim\u00e1rios, com quatro \u00e1tomos de Si ligados a um \u00e1tomo central de carbono, que s\u00e3o ent\u00e3o interligados em seus v\u00e9rtices, empilhando-se para formar estruturas polares que conferem dureza a esse material. Existem v\u00e1rias sequ\u00eancias de empilhamento, ou politipos, de \u00e1tomos de Si e C encontrados nos cristais de carboneto de sil\u00edcio, que conferem a este material sua variedade de formas e propriedades.<\/p>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio puro \u00e9, normalmente, um isolante el\u00e9trico; no entanto, sua condutividade pode ser aumentada por meio do dopagem com nitrog\u00eanio ou f\u00f3sforo e da adi\u00e7\u00e3o de boro ou alum\u00ednio. Os carborundos, utilizados em r\u00e1dios de cristal, costumam incorporar carboneto de sil\u00edcio dopado.<\/p>\n<p>Desde 1912, o carboneto de sil\u00edcio tem sido utilizado como abrasivo. Al\u00e9m disso, suas aplica\u00e7\u00f5es se estendem \u00e0 fabrica\u00e7\u00e3o de revestimentos refrat\u00e1rios, tijolos e cer\u00e2micas para altas temperaturas, pe\u00e7as automotivas, discos abrasivos, ferramentas de corte, componentes el\u00e9tricos resistentes e componentes de coletes \u00e0 prova de balas. Com o ponto de fus\u00e3o mais alto e a classifica\u00e7\u00e3o mais dura na escala de Mohs entre os materiais cer\u00e2micos avan\u00e7ados, al\u00e9m de sua estrutura densa que impede ataques qu\u00edmicos, o carboneto de sil\u00edcio continua sendo popular como abrasivo.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-526\" src=\"http:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point.jpg\" alt=\"Ponto de fus\u00e3o do carbeto de sil\u00edcio\" width=\"1080\" height=\"1078\" srcset=\"https:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point.jpg 1080w, https:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point-300x300.jpg 300w, https:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point-1024x1022.jpg 1024w, https:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point-150x150.jpg 150w, https:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point-768x767.jpg 768w, https:\/\/ceramicatijolart.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Silicon-Carbide-Melting-Point-12x12.jpg 12w\" sizes=\"auto, (max-width: 1080px) 100vw, 1080px\" \/><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon carbide (commonly referred to as SiC) is a synthetic crystalline substance with no color in its pure state, used for making abrasives, refractories, ceramics, glass, and hard alloys like steel. 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