Carbură de siliciu folosește

Carbura de siliciu, denumită în mod obișnuit carborundum /karb@rndu/, este un compus cristalin sintetic extrem de dur de siliciu și carbon, care a fost utilizat de mult timp ca material abraziv și rezistent la uzură în diverse domenii, cum ar fi refractarele și ceramica, producția de piese rezistente la uzură, producția de substraturi pentru diode emițătoare de lumină și substraturi de semiconductori pentru diode emițătoare de lumină (LED). De la sfârșitul secolului al XIX-lea a servit, de asemenea, ca substrat semiconductor în diode emițătoare de lumină (LED).

Electronica de putere care funcționează la temperaturi și tensiuni ridicate se bazează, de asemenea, pe acest material pentru o funcționare fiabilă.

Discuri de frână de înaltă performanță

Carbura de siliciu (SiC), denumită în mod obișnuit carborundum din 1891, a devenit un produs de largă răspândire de când a fost descoperită și produsă în masă. Folosit în principal în aplicații care necesită o durabilitate extremă, cum ar fi frânele și ambreiajele automobilelor, precum și plăcile de veste antiglonț care conțin plăci ceramice realizate din acest compus, ocupă locul 9 pe scara Mohs de duritate - al doilea după diamant în rândul substanțelor naturale.

SiC este relativ ușor de prelucrat și de fabricat, ceea ce îl face o alegere populară pentru componentele care vor intra în contact cu temperaturi ridicate, cum ar fi discurile de frână. Deoarece suprafețele lor de frecare pot atinge temperaturi care ar putea topi oțelul sau ar deteriora alte materiale, multe sisteme de frânare folosesc discuri ventilate cu mai multe găuri sau fante concepute pentru a elibera gazele generate atunci când suprafața lor de frecare se încălzește.

SiC este produs de diverși producători pentru a fi utilizat în industria abrazivă, metalurgică și refractară. Edward Acheson a fost pionierul unei metode eficiente de creare a acestui material încă din 1891 - plasarea nisipului de siliciu pur cu carbon de cocs măcinat într-un cuptor încălzit electric și apoi trecerea unui curent electric prin el provoacă reacții chimice care produc mici cristale de SiC care sunt măcinate sub formă de pulbere pentru utilizare comercială.

Armură antiglonț

Carbura de siliciu (SiC) este un compus cristalin ultradur produs pe cale sintetică, compus din siliciu și carbon, a cărui duritate este depășită doar de carbura de bor și de diamant pe scara Mohs. Încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, a fost utilizat în componente rezistente la uzură, cum ar fi discurile de rectificat, sculele de tăiere și hârtia abrazivă, datorită durității sale și altor proprietăți dezirabile. În plus, poate fi găsit ca parte a materialelor refractare, a ceramicii sau chiar a substraturilor semiconductoare pentru diode emițătoare de lumină (LED).

Edward Acheson a produs pentru prima dată moissanit în mod artificial în jurul anului 1891, când a făcut o descoperire neașteptată a unor mici cristale negre în timpul unui proces de încălzire a unor amestecuri de carbon și alumină, ceea ce l-a determinat să creeze procesul Acheson și producția comercială. Omologul său natural poate fi găsit doar în meteoriți sau în anumite materiale refractare.

SiC este compus din straturi apropiate, unite între ele prin legături covalente. Fiecare dintre aceste straturi conține două tetraedre de coordonare primare, formate din patru atomi de siliciu și patru atomi de carbon, dispuse în diverse aranjamente pentru a forma diferite polipotipuri de SiC; aceste structuri oferă o duritate extremă cu proprietăți fizice individuale care variază considerabil.

SiC este un material ideal pentru componentele supuse la sarcini extreme și temperaturi extreme, inclusiv rulmenți de pompe, supape, injectoare de sablare, aplicații de etanșare a arborelui la viteze mari, precum și oglinzi în telescoapele astronomice mari, datorită combinației sale de rezistență, rigiditate, conductivitate termică și proprietăți de dilatare termică redusă. Ca urmare a acestor caracteristici, este adesea utilizat în aplicații inginerești care necesită componente cu aceste caracteristici, cum ar fi rulmenți de pompe. supape injectoare de sablare, precum și etanșarea arborilor la viteze mari...

Materiale semiconductoare

Carbura de siliciu a cunoscut o creștere extraordinară a popularității datorită cererii crescute de electronice de putere. Combinația proprietăților sale fizice și electronice îl face ideal pentru a produce câmpuri electrice de rupere mai mari, pierderi de comutare mai mici și o eficiență energetică mai mare.

Carbura de siliciu, deși în mod normal este un izolator, poate fi transformată într-un semiconductor prin dopaj cu anumite impurități. Atunci când este dopată cu dopanți de aluminiu, bor, galiu sau azot (semiconductor de tip P), carbura de siliciu se comportă ca un semiconductor de tip N; atunci când este dopată cu dopanți de fosfor se comportă ca un semiconductor de tip N. Agenții dopanți afectează mobilitatea electronilor în ceea ce privește structura benzilor - electronii se deplasează de-a lungul benzilor de conducție, în timp ce găurile parcurg benzile de valență.

SiC este cunoscut pentru că are o bandă interzisă extrem de largă, ceea ce îi permite să obțină câmpuri electrice de rupere mult mai mari decât siliciul convențional. Acest lucru duce la pierderi de comutare reduse și la o utilizare mai mică a componentelor, ceea ce duce la o eficiență energetică mai mare; un lucru deosebit de valoros în sistemele de conversie a energiei pentru vehicule electrice, care trebuie să reziste la tensiuni și temperaturi mai ridicate.

Carbura de siliciu poate fi, de asemenea, utilizată în materiale compozite, cum ar fi carbura de siliciu armată cu fibre de carbon (CFRC), pentru a produce structuri puternice, dar ușoare, care rezistă la temperaturi și tensiuni extreme, cum ar fi cele experimentate în timpul frânării. În plus, carbura de siliciu servește ca o componentă în armurile antiglonț, cum ar fi armura Chobham, deoarece poate rezista la impacturi de mare viteză.

Stocarea energiei

Carbura de siliciu (SiC), denumită în mod obișnuit carborundum, este un material extrem de puternic și ascuțit, cu cea mai mare rezistență la tracțiune dintre toate materialele naturale. Cristalizat în legături covalente strâns strânse de 4 atomi de siliciu și 4 atomi de carbon, SiC este foarte rezistent la acizi anorganici, săruri și baze, deținând în același timp una dintre cele mai mari rezistențe la tracțiune disponibile în prezent.

Moissanitul, care există în mod natural sub formă de moissanit mineral rar, a fost produs în masă sub formă de pulbere începând cu anul 1907 pentru a servi la diverse utilizări, cum ar fi abrazivele pentru roți de șlefuit și aplicații ceramice dure, cum ar fi frânele și ambreiajele auto, precum și plăci ceramice pentru veste antiglonț. De asemenea, din 1907, a fost utilizat în aplicații electronice, cum ar fi diodele emițătoare de lumină (LED) și detectoarele.

SiC pur este un izolator electric. Cu toate acestea, prin adăugarea de dopanți, cum ar fi azotul și fosforul, ca dopanți (dopanții sunt utilizați pentru a modifica proprietățile materialelor), dopanții permit SiC să acționeze ca un semiconductor și ajută dispozitivele electronice de putere să comute eficient între stările conductoare și neconductoare pentru a genera sau consuma energie în mod eficient.

Semiconductorii SiC oferă îmbunătățiri semnificative față de semiconductorii tradiționali din siliciu în ceea ce privește pierderile de tensiune și de curent, eficiența termică și reducerea dimensiunii/ponderalității în comparație cu omologii lor din siliciu. Ca atare, SiC este ideal pentru utilizarea în invertoarele și convertoarele DC/DC care se găsesc în vehiculele electrice pentru a facilita încărcarea rapidă în curent continuu, reducând în același timp dimensiunea/greutatea prin reducerea dimensiunilor/greutate a componentelor electronice de putere esențiale. Poate funcționa chiar și la temperaturi/frecvențe mai mari decât semiconductorii obișnuiți!