Carbură de siliciu Formula

Carbura de siliciu (SiC), formula chimică SiC, este un compus cristalin extrem de dur (9 pe scara Mohs), produs sintetic, compus din siliciu și carbon. De obicei, are un aspect negru-albăstrui cu un efect de irizație.

Produsă industrial prin amestecarea siliciului cu carbonul în condiții de cuptor electric la temperaturi ridicate, carbura de siliciu se găsește și în stare naturală sub formă de moissanit în cantități foarte mici.

Proprietăți fizice

Carbura de siliciu (abreviată SiC) este un compus cristalin de siliciu și carbon, produs sintetic și extrem de dur, cunoscut pentru durabilitatea și punctul său de topire ridicat. Încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, SiC a fost utilizat ca material abraziv pentru fabricarea șmirghelului, a roților de șlefuit și a uneltelor de tăiere; mai recent, a devenit, de asemenea, utilizat pe scară largă pentru producția de ceramică dură, căptușeli refractare dure pentru cuptoare industriale, cărămizi de înaltă temperatură pentru medii cu temperaturi ridicate, piese rezistente la uzură în pompe și motoare de rachetă, precum și substraturi semiconductoare utilizate pentru fabricarea diodelor cu emisie de lumină (LED).

În stare solidă, are forma unui cristal irizat, de la galben la verde până la negru albăstrui, cu o temperatură de sublimare de 2700 °C și insolubil în majoritatea lichidelor, inclusiv în apă și în majoritatea acizilor/alcalinelor/sărurilor topite. În plus, rezistența sa la șocurile termice este foarte scăzută, în timp ce ratele de dilatare termică rămân minime.

Carbura de siliciu este un material ideal pentru fabricarea plăcilor refractare ale schimbătoarelor de căldură utilizate pentru procesarea soluțiilor chimice fierbinți, cum ar fi acidul sulfuric foarte concentrat sau soluția de hidroxid de sodiu, datorită conductivității sale termice excelente și capacității de a rezista la temperaturi extreme în timpul acestor procese. În plus, carbura de siliciu asigură un transfer rapid de căldură datorită conducției rapide a căldurii.

Proprietăți chimice

Carbura de siliciu (SiC) este un material cristalin artificial, sintetic, cu numeroase utilizări. Are un punct de topire ridicat, densitate și structură cristalină tetraedrică cu nuanțe care variază de la galben-verzui la cristale irizate negru-albăstrui.

Dur și rezistent la substanțe chimice la temperaturi și medii extreme, diamantul este un material abraziv popular utilizat pentru operațiunile industriale de rectificare și prelucrare, precum și utilizat pe scară largă în căptușelile refractare și în producția de ceramică și semiconductoare electronice.

Pietrele prețioase moissanite pot fi găsite în mod natural în unii meteoriți și depozite de corindon, în timp ce majoritatea SiC este produs industrial. Alpha SiC este cel mai des întâlnit ca cel mai răspândit polimorf al său, cu structură cristalină hexagonală (similară cu Wurtzite). Modificarea beta cu structură cristalină de blende de zinc a fost rareori utilizată comercial până recent, când structura sa de blende de zinc a făcut-o potrivită ca material de suport pentru catalizatori eterogeni datorită suprafeței sale mai mari decât forma alfa.

Proprietăți mecanice

Carbura de siliciu (SiC) este un material ceramic refractar extrem de dur, cu rezistență excepțională și rezistență la coroziune, capabil să suporte temperaturi foarte ridicate fără să se degradeze. În plus, SiC prezintă o conductivitate termică excelentă și o dilatare termică limitată și rămâne rezistent la majoritatea acizilor sau alcalinilor, precum și la sărurile topite.

SiC este un semiconductor cu bandă largă; aceasta înseamnă că necesită mai multă energie decât siliciul pentru a transfera electronii în banda sa de conducție, ceea ce permite frecvențe de comutare mai mari și o conversie mai eficientă a energiei. SiC poate fi dopat cu azot sau fosfor pentru caracteristici de tip n și cu bor, galiu sau aluminiu pentru caracteristici de tip p.

Metodele de producție variază, de la pulberi cu granulație grosieră și fină, pastă sau gel dur, turnare prin extrudare în forme solide prin extrudare și presare izostatică la rece, prin metoda Lely de creștere a cristalelor unice pentru tăierea pietrelor prețioase cunoscute sub numele de pietre moissanite sintetice, dar majoritatea materialului produs este utilizat industrial.

Proprietăți termice

Carbura de siliciu poate rezista la temperaturi ridicate și la coroziune, rămânând în același timp inertă din punct de vedere chimic; acest lucru îi permite să reziste fără efecte adverse la acizi, baze și săruri.

Descrierea materialului: Carbura de siliciu este un izolator, dar poate fi modificată pentru a prezenta semiconductivitate prin dopare controlată, oferind proprietăți de bandă largă ideale pentru aplicații semiconductoare.

Producția industrială de carbură de siliciu începe prin încălzirea nisipului de cuarț de silice pură (SiO2) și a cocsului de petrol măcinat la o temperatură extrem de ridicată folosind cuptoare cu rezistență electrică, ceea ce duce la obținerea a două tipuri de poli - alfa și beta. A-SiC este cel mai comun dintre cele două, cu structuri cristaline hexagonale similare wurtzitei; în timp ce b-SiC prezintă structuri cristaline de zinc blende similare diamantului.

Ambele forme au numeroase utilizări; aceste substanțe pot fi găsite în procesele de șlefuire, honuire și sablare, precum și în uneltele de acoperire, cum ar fi burghiile pentru procesele de tăiere. În plus, ambele forme se găsesc frecvent în articole sportive moderne, cum ar fi skateboard-urile și banda adezivă, și sunt utilizate ca materiale refractare pentru cuptoare, precum și ca componente ceramice ale turbinelor cu gaz.